Cours d'électricité professé à l'École d'application du génie maritime
Aubusson de Cavarlay, Édouard
A. Challamel, 1899





Cours d’électricité
Cours d’électricitéPROFESSÉ
A L’ÉCOLE D’APPLICATION DU GÉNIE MARITIME
PAR
E. AUBUSSON DF. CAVARLAY
INGÉNIEUR DE LA MARINE
SOl’S-DIREOTEUR DE CETTE ÉCOLE
TOME SECOND

Dynamos à courants alternatifs, transformateurs, commutatrices.

Piles et accumulateurs. — Lampes et projecteurs.

Systèmes de distribution. — Installations & bord des navires,

transmetteurs d’ordres ; télégraphie sans fil.
Paris
AUGUSTIN CHi* .JLAMEL, ÉDITEUR
LIBRAIRIE MARITIML
17, RUE JACOB1899DON 9 0 1 3 t* 5
Cours d’électricité quatrième partieDYNAMOS A COURANTS ALTEBNAT1FS. - TRANSFORMATEURS.
COMMUTATRICES.
CHAPITRE PREMIER
Alternateur* slninlc*.

I. Fonctionnement en génératrices.

258. Principe de l’enroulement d’induit d’un alternateur.
— Le principe des dispositions d’un générateur de force
électromotrice alternative se conçoit immédiatement : on fait
tourner l’un devant l’autre un champ magnétique ondulé et un
conducteur à extrémités libres également ondulé de môme pas.
Considérons par exemple un ensemble d’inducteurs multipolaires
tels que ceux d’une machine à courant continu (fig. G19) , et sur
un tambour mobile autour do son axe disposons des génératrices
ax a\ fljfl’,. » distantes entre elles de la moitié du pas des inducteurs*
relions-les comme l’indique la figure 020, et joignons les
extrémités du conducteur ainsi formé chacune à une bague isolée
montée sur l’arbre de l’induit : les génératrices initiales « , a, a3… et
les génératrices de retour a\ a', a\ se trouveront à un instant
quelconque identiquement placées les unes par rapport aux pôles
coins b'ÉLtcîniciTÈ. — T. II. 1
DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
NN… et les autres par rapport aux pôles SS.., et elles recueilleront
des forces électromotrices alternatives, fonctions du lieu où
elles se trouvent, à tout moment égales entre elles et additives. Ces
forces éleclromotrices fournissent aux bagues RB' une différence
de potentiel alternative périodique, qui représente exactement leur
somme si la capacité du système est négligeable et que l’alternateur

ne débite entre ses bornes
aucun courant.
l’ig. GUI.Fig. 620.
Au lieu de laisser fixe le système inducteur, on peut le faire
tourner et maintenir immobile l’enroulement induit : ce sont
alors les extrémités du conducteur d’excitation des inducteurs qui
doivent être munies de bagues pour recevoir le courant nécessaire,
et les extrémités de l’induit sont de simples bornes n\xes.

Les alternateurs peuvent d’ailleurs recevoir les dispositions les
plus variées. L’enroulement de l’induit peut se faire en anneau ou
en disque, aussi bien qu’en tambour, comme nous l’avons supposé ;
le fil est ramené d’ordinaire sur lui-même dans chaque section
et forme des bobines de proportions diverses que l’on peut, ou
non, monter sur noyaux. Tantôt les inducteurs entourent l’induit,
tantôt ils sont enveloppés par lui ; le champ magnétique, au lieu
de présenter des alternances, n’offre parfois que des variations
d’intensité sans renversement de sens. Les enroulements inducteurs
et induits peuvent être maintenus tous deux fixes, et les variations
de flux nécessaires a l’induction s’obtenir par l’intermédiaire
d’armatures en fer, dont le mouvement produire des variations
FONCTIONNEMENT EN GÉNÉRATRICES.
périodiques de réluctance dans les circuits magnétiques communs
aux deux enroulements.

Enfin si l’on place sur un même induit divers enroulements identiques,
à des distances égales à une même fraction du pas du
champ magnétique, on obtient du générateur autant de forces
électromotrices identiques, décalées entre elles de fractions de
période, qui peuvent engendrer, dans des circuits identiques et
identiquemer.t disposés chacun par rapport aux autres, des courants
polyphasés.

259. Force électromotrice en circuit ouvert ; influence
des proportions relatives des pièces polaires, intervalles
polaires et bobines. — La loi de variation de la force électromotrice
avec le temps dépend des formes et proportions des diverses
parties du champ magnétique et de celles des bobines de
l’enroulement ; a vitesse constante et pour chaque génératrice, elle
est directement définie par la répartition des valeurs de la composante
radiale de l’intensité du champ dans l’entrefer. On a en
effet pour une génératrice

en désignant par 3e la \alcur locale do cette composante, par /
la longueur des génératrices, par D le diamètre du tambour et par

N le nombre de tours
par seconde. Si donc
on porte en ordonnées
suivant les rayons les
valeurs localcsde l’intensité
radiale, on obtient
une courbe qui
représente, à l’échelle
convenable, les valeurs
de la force électromotricc
que recueille

une génératrice do l’enroulement aux divers points de la
circonférence. En développant la circonférence et en portant ces
mêmes valeurs en ordonnées, on obtient une courbe de formes dil’ig.
G M.
i DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
verses suivant les proportions des parties en jeu. Cette force électromotrice
s’annule sur les axes de symétrie géométrique interpolaires

B, A, B,…, atteint
ses maxima et minima
aux passages sous les
pôles (si ceux-ci ne sont
pas trop larges) et a
pour période le temps

1
T = -rr. Sa valeur

moyenne porr une demi-période est, en désignant par 3ôp le
flux issu d’oii pôle,

Avec un lacet complet et unique de 2/ ; génératrices, tel que
l’indique la figure 620, la force électromotricc totale instantanée
de la machine serait égale au produit 2/JS, car toutes les ordonnées
a'a'.. (fig. 021 bis\, qui correspondent aux génératrices de retour,
doivent être inversées, et leurs ordonnées s’ajouter arithmétiquement
à celles des ordonnées aa, avec le signe de ces dernières qui
sont dans le temps alternativement positives et négatives. Si l’enroulement
comportait 2m lacets identiques, rigoureusement superposés
au premier et montés en série avec lui, la force électromotricc
totale serait multipliée par 2« i, et, en désignant par n le
produit 2p2m ou nombre total des génératrices de l’enroulement,
on obtiendrait pour expression de la force électromotrice totale
moyenne par demi-période

Mais on ne superpose pas ainsi exactement les lacets ; il faudrait
au moins, pour ne pas exagérer l’épaisseur de l’entrefer, les
placer A la suite les uns des autres, les génératrices côte A côte,
décalées entre elles de quantités égales A leur largeur augmentée
de l’épaisseur des isolants. On fait mieux encore, tant pour faciliter
le montage et les visites, que pour éviter do ramener côte
6 côte des génératrices entre lesquelles se produiraient des forces
électromotriecs égales A 2p t : on constitue l’enroulement de paires
Fig. 611 bis.
de bobines de m spires chacune, enroulées en sens contraires
(fig. 622) ou bien identiques et connectées A rebours (fig. 623). Une
paire de bobines constitue une section de l’enroulement et équivaut
A 2m génératrices d’aller et 2m de retour : c’est 1A un élément

complet de la machine, et on connecte entre eux ces éléments en
tension ou en quantité entre les bagues ou bornes, selon la force
éleclromotrice et la conductance que l’on veut donner A l’induit.
Dans son ensemble l’enroulement comporte de toutes façon » une
suite de faisceaux do 2m génératrices alternativement d’aller a et
de retour a'. Cos génératrices ne se trouvent plus soumises simultanément
A des actions induclri' -*s identiques et la force électromotrice
totale n’est A chaque instant qu’un composé d’éléments
inégaux. A chaque instant, ce sera la moyenne r, des 2m ordonnées

de la courbe s comprises dans l’intervalle a, aà ou a\ a't qu’occupe
le faisceau d’aller a ou le faisceau de retour a\ qui définira la valeur
de la force électromoftico c de la machine au facteur 4 pm près
(montage en série) ou 2 ; ; (montage en quantité). La forme de la
courbe vj construite avec ces valeurs moyennes pour ordonnées
différera plus ou moins de celle de la courbe « , selon la valeur du
rapport de la largeur des pleins aid^a'^a !,do la gaine do cuivre de
l’induit au demi-pas do l’alternateur. Généralement la courbe tê cou1
ig. 622.Fig. 623.Fig. 621.0 DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
pera la courbe s en des points assez voisins des inflexions de celte
dernière ; elle conservera les mômes zéros et les mômes axes, mais
ses ordonnées maxima et minima seront moindres en valeur
absolue ; ses bosses en un mot seront moins accentuées. Sa forme
définitive dépend des proportions relatives entre pièces polaires,
vides interpolaires, épaisseur d’enlrefer. ainsi qu’entre vides et
pleins de la gaine de cuivre de l’induit, qui ici est ajourée, A l’inverse
de ce qui se passe pour les induits A courants continus ou
polyphasés où cette gaine ininterrompue n’est segmentée que
par les isolants des conducteurs.

On a dans le choix judicieux de ces proportions le moyen d’obtenir
des alternateurs des forces électromotrices A peu près sinusoïdales.


On peut employer dans ce but deux moyens : ou bien proportionner
directement pièces polaires, intervalles et épaisseur d’entrefer
de façon que la courbe s soit assez voisine d’une sinusoïde
(fig. 625) , ou bien espacer les pièces polaires de quantités plus considérables
(fig. 626) et séparer en deux groupes chaque faisceau de
génératrices parallèles, pour compenser les irrégularités de la
courbe s dont les zéros prennent alors une étendue notable. Dans
Fig. 625.Tlg. 626.FONCTIONNEMENT EN GENERATRICES. 7
le premier cas, l’utilisation du cuivre de l’induit est aussi bonne
que possible, car toutes les génératrices se trouvent soumises A
tout moment A des actions inductrices A peu près égales entre elles
et concordantes, les forces électromotriecs ne se trouvant opposées
que pendant le court instant du passage d’un faisceau sous le zéro ;
mais les dérivations de flux /, qui se produisent entre fûts inducteurs
rapprochés (fig. 625) , augmentent en pure perte la dépense
d’excitation. Avec la seconde combinaison, ce dernier inconvénient
ne compte plus, mais l’utilisation du cuivre de l’induit est
moins bonne, car chaque demi-faisceau reste longtemps inactif, et
la force électromotricc n’est donnée tour A tour que par un côté des
bobines dont tout l’ensemble résiste cependant au passage du courant.


On munit souvent de noyaux feuilletés l’intérieur des bobines,
et l’on forme ainsi des induits A radiations polaires, assez équivalents,
au mouvement de fer près, aux induits A disques. Dans ces
derniers on abandonne la forma rectangulaire, pour donner aux
spires des contours plus ou moins arrondis. Les bobines, alternativement
enroulées dans un sens et dans l’autre, prennent alors les
dispositions qu’indique la figure 627. Il est plus commode dans ce

cas, pour étudier la force électromotricc, do considérer les variations
de flux total X au travers do chacune des bobines, car les
différents éléments d’une môme spire courbe se trouvent au même
Hg. 627.Fig. 628.
moment dans des régions d’intensité magnétique différente et il
s’y engendre des forces élémentaires As différentes. La courbe des
valeurs du flux 0ô qui traverse une bobine B, en fonction des positions
qu’occupe son centre, est alors une courbe plus ou moins
voisine d’une sinusoïde selon les proportions des diverses parties,
et la dérivée de cette courbe changée de signe représenle, A vitesse
constante, la force électromotrice totale de la machine (fig. 628).
L’expression delà moyenne des valeurs de cette force dans une demipériode
est

en désignant par n le double du nombre de spires (chaque spire
correspondant A une paire de génératrices ad)  et par &p le flux issu
d’un pôle qui traverse en moyenne les ?» spires d’une bobine quand
cette bobine est exactement en face du pôle.

Nous n’avons jusqu’ici considéré que le cas d’inducteurs alternés ;
mais il suffit, avons-nous dit, que le champ soit ondulé
pour produire une force électromotrice alternative. On voit en
effet immédiatement sur la figure 627 que, sans changer l’enroulement,
on obtiendrait encore une force électromotricc alternative,
si, conservant tous les pôles N, on supprimait les pôles S.

Cette suppression ferait en effet tomber A zéro les forces électromotrices
de toutes les bobines B' pour toute la durée du passage
des bobines B sous les pôles, et, inversement, celles-ci deviendraient
inertes, alors que les bobines B' entreraient en activité pour fournir
la demi-période négative de la force électromotrice par leur
passage sous les pôles suivants. L’avantage principal de cette combinaison
est la suppression de toute dérivation de flux entre pôles
voisins ; elle se prête d’ailleurs, avec les induits en disque (Mordey) ,
A une disposition très simple des enroulements inducteurs.

Reportons-nous A la figure 625, où l’enroulement est fait de faisceaux
de génératrices parallèles contigues ; il va de soi qu’il n’y a
plus lieu d’espacer ces dernières, puisque les pôles semblables peuvent
être rapprochés sans inconvénient. Supprimons tous les pôles S
et raisonnons sur des inducteurs d’induit en disque, tous do même
sens (fig. 629)  ; la courbe e prend la forme qu’indique la figure. Les
FONCTIONNEMENT EN GENERATRICES. 9
génératrices d’aller aa… et celles de retour a'a'… n’engendrent de
force électromotrice que tour A tour, les génératrices dd se trouvant

en région d’intensité
magnétique nulle alors que
les génératrices aa passent
sous les pôles, et inversement.
La courbe de la force électromotrice
des faisceaux aa
est faite de portions identiques
aux arcs positifs de la
courbe r, de la figure 625 et
de portions de l’axe des espaces,
et la courbe vj -+- YJ’, composée
des ordonnées r, et des
ordonnées r/ d’une courbe
identique mais inversée et
décalée d’un demi-pas, représente
la force électromotrice

d’une paire moyenne de génératrices ad. On a donc pour
valeur de la force électromotrice moyenne totale

en représentant par x|f le flux moyen issu d’un pôle, qui traverse
les m spires d’une bobine, quand elle est en face du pôle (ce flux
est au flux total issu du pôle dans le rapport de l’ordonnée
inojenne de r, A l’ordonnée moyenne de s) et par n le nombre des
génératrices, double du nombre des spires.
Remarque » — Nous ne nous sommes préoccupés que de la
valeur de la force électromotricc moyenne ; or c’est la force électromotrice
efficace Eï(r qui définit l’action moyenne de l’alternateur,
et c’est A la force électromotricc maxima E qu’ont A résister
les isolants des conducteurs. Les valeurs de ces éléments ont une
grande importance ; elles sont liées A la force électromotrice
moyenne par des rapports qui dépendent des proportions et
qu’il faut demander A l’expérience de déterminer dans chaque
Fig. 629.10 DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.cas^(,). Nous rappellerons que, dans le cas où la force électromotrice
suit la loi sinusoïdale, on a entre ces éléments

260. Excitation des inducteurs. — Le plus souvent l’exci •
tation des inducteurs est obtenue A l’aide d’un courant continu
issu d’une source étrangère, ordinairement une petite dynamo A
faible voltage. Tantôt cette excitatrice est absolument indépendante
de l’alternateur, tantôt elle est montée sur le même arbre
que lui et par conséquent solidaire de lui.

Quelquefois on envoie dans les circuits d’excitation un courant
ondulatoire qu’on recueille sur l’alternateur même A l’aide d’un
collecteur redresseur. On peut employer un système analogue A
celui de Wilde, qui comporte deux pièces A dents s’emboitaut
l’une dons l’autre comme l’indique la figure 630. Chacune de ces

deux pièces, isolées l’une de l’autre, est mise
en communication avec une des bagues de
l’induit mobile, et deux balais écartés d’une
largeur de dent, c’est-A-dire d’un angle égal A
l’angle qui sépare un pôle nord du pôle sud
suivant, se trouvent par suite delà rotation alternativement
connectés aux deux pôles de l’enroulement
induit ; ils changent donc de pôle au

moment même où la différence de potentiel entre ces pôles change de
sens, et ils recueillent cette différence toujours dans le même sens (,\
261. Dispositions de principe de quelques alternateurs.
— Comme typo d’alternateur A induit mobile enroulé en tambour
sur noyaux polaires, nous citerons l’alternateur de la C’° Wcstinghouse.
L’induit est fait de tôles minces de fer doux ; les noyaux
des inducteurs sont reliés par une carcasse en fonte (fig. 631). Les
noyaux des bobines sont constitués par les appendices radiaux des
tôles découpées qui forment le corps de l’induit. Les bobines #,
plus larges que les noyaux B, sont fixées A l’aide de coins en bois ,3 ?
(1) M. Ka|n> a calculé cet iapports pour diverses proportions relatives des bobines cl
des Intor> ailes polaires.(2) Nous tettendrons sur la question de l’autocxcitallon des alternateurs au chapitre
de la distribution par courant* alternatifs.Fig. 630.
FONCTIONNEMENT EN GENERATRICES. il

dont l’effort les étire et les applique contre les parois des noyaux.
Le courant d’excitation est prélevé sur l’alternateur lui-même A

l’aide d’un redresseur ; un rhéostat
établi sur le circuit inducteur permet
de faire varier ce courant.

Le Creusot construit des alternateurs du typeZipernowski. L induit,
constitué de bobines A no>aux rectangulaires montées sur une
carcasse circulaire, est fixe et l’inducteur mobile. Les circuits magnétiques,
lamelles dans toute leur étendue, sont faits de tôles
minces taillées en U ou en T et décroisées dans leur empilage

comme l’indique la figure 632.

L’alternateur Siemens et Halskc
est enroulé en anneau : l’induit
fixe entoure, comme dans la machine
précédente, le système inducteur
mobile. Le principe des
dispositions de cet alternateur
est donné par la figure 633.
Fig. 631.Fig. 632l’ig. 633.12DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
L’alternateur de Fcrranti est un alternateur en disque fait de
bobines identiques connectées par paires, comme l’indique la

figure 634, sans noyaux
de fer. Le système inducteur
fixe est composé
d’électro-aimants alternés
dont les noyaux,
normaux au plan du disque,
sont reliés par des
culasses circulaires formant
bâti de la machine.


L’alternateur Mordey
offre une disposition qui
pourrait se prêter au
maintien de l’immobilité

simultanée des deux enroulements inducteur et induit. Dans
le type Victoria la bobine inductrice est néanmoins mobile : l’inducteur,

en fer ou en acier doux suivant la grandeur de la machine,
porte une double série de griffes qui se font vis-A-us (fig.
635). La bobine inductrice crée, parallèlement A l’axe de rotation,
un flux constant qui se partage en branches dérivées dans les griffes
: ces dernières constituent ainsi d’un même côté autant de pôles
de môme signe. L’induit en disque, fixe, est fait de bobines accosFig.
634.Fig. 635.FONCTIONNEMENT EX GÉNÉRATRICES.13
tées formant autant de paires de faisceaux de génératrices qu’il y a
de griffes dans l’inducteur (fig. 635 bis).

Comme exemple d’alternateur A fer tournant, nous indiquerons
un type récemment adopté portes ateliers d’OErlikon, dont les
dispositions ont une analogie étroite avec celle de l’alternateur
Mordey. Les bobines induites fixes, au lieu de former dans leur
ensemble le disque que représente la figure 635 bis, sont réparties
en deux moitiés sur les noyaux feuilletés rayonnants de la couronne
d’acier doux AA (fig. 636 bis) , de part et d’autre de l’enroulement
Fig. 635 bis.Fig. 636.Fig. 636 bis.uDYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
inducteur logé lui-même dans la gorge do l’anneau fixe CC. Les
ponts de fer feuilleté BB, fixés A l’arbre mobile XX (fig. 630) ,
tiennent alternativement fermer et couper les circuits magnétiques
de chaque paire de bobines et jouent manifestement le rôlo
des griffes de l’inducteur Mordey. Les figures 637 et 637 bis, qui

représentent respectivement des coupes diamétrales de l’alternateur
Mordey et de l’alternateur d’OKrlikon, mettent d’ailleurs en
évidence l’équivalence des dispositions des deux machines.

262. Réaction d’induit d’un alternateur. — Nous avons
vu comment se produisait la force électromotrice dans l’induit
d’un alternateur, mais nous avons supposé que l’alternateur ne
débitait pas, afin de n’avoir pas A tenir compte do la réaction magnétique
des courants induits. Prenons maintenant le cas du fonctionnement
en circuit fermé ; le circuit, qui comprend d’ailleurs
l’enroulement de l’induit même, a une certaine résistance, un certain
coefficient de selfinduction et une certaine capacité. Nous connaissons,
dans ses traits principaux (§ 90) , le mode d’action de ces
facteurs ; nous chercherons ici A nous rendre compte de l’effet que
le courant établi peut produire sur l’alternateur lui-même.

Supposons que l’inductance l’emporte sur la capacitance : l’intensité
retarde sur la force électromotrice appliquée d’une fraction

de période plus petite
qu’un quart. A l’instant
où l’induit passe
dans la position qu’indique
la figure 638,
l’axe de B en coïncidence
avec l’axe de N,
Fig. 637.Fig. 637 bis.Fig. 638.
FONCTIONNEMENT EN GENERATRICES.
1 »
la forco électromotricc est nulle et, l’induit tournant par rapport
A l’inducteur dans lo sens do la flèche, la force électromotrico
devient positive, lo flux dans B diminuant ; la force électromotrico
sorait d’ailleurs représentée en fonction des positions des axes B
des bobines par la sinusoïde c (fig. 630) , si le champ magnétique

(courbe  ?X>)  n’était dû qu’aux inducteurs. D’autre part, s’il
n’y avait pas do réactanco, l’intensité coïnciderait avec cette force
électromotrice. Mais la selfinduction fait retarder l’intensité sur la
force électromotrice supposée e et la courbe i se place commo l’indique
la figure. Cette même courbe représente A un facteur constant
près la force magnétisante que donne la bobine B. Étudions
les effets de cette force.

En particulier, lorsque la bobine B passe devant le pôle N, la
force magnétisante de l’induit agit A l’opposé do la force magnétisante
de l’enroulement inducteur ; elle est faible alors, mais le circuit
offert au flux de l’induit est lui-même de faible réluctance, et
comme en moyenne pendant la durée do ce passage l’intensité est
négative, la réaction d’indni* comporte un effet démagnétisant.

Quand la bobine B au contraire a son axe dans le vide interpolaire,

l’intensité i est
voisine de son maximum,
mais la réluctance
du circuit offert
aux lignes do force
de la bobine B est considérable.
La réaction
d’induit agit

alors dans les pièces polaires suivant les lignes qu’indique la figure
640, et oblique le flux dans le sens du mouvement. Ces deux acHg.
639.Fig. 640.
tions pulsatoires donnent lieu A un flux cscillant et ondulatoire qui
nécessite la segmentation des noyaux d’inducteurs. La période
T
commune do ces deux pulsations est évidemment ^r.

On remarquera, en passant, que ces variations de flux engendrent
dans le circuit d’excitation une forco électromotrice pério
dique, qui a pour effet d’onduler le courant inducteur dans le cas
même où celui-ci est fourni par une dynamo A force électromotrice
constante.

Bien qu’on puisse admettre quo la perméabilité du fer reste A
peu près constante (§ 81) , l’étude exacte do la réaction d’induit
est fort complexe par le fait môme des variations de forme des
circuits magnétiques qui entraînent une variation périodique du
coefficient de sol (induction propre de l’alternateur.

Des effets analogues se produiraient dans lo cas où la capacitance
l’emporterait sur l’inductance ; le premier effet direct de la réaction
d’induit serait inverse, par suite de l’avance de l’intensité
sur la force électromotrice, car au moment des passages des bobines
sous les pôles leurs flux seraient en moyenne concordants
avec ceux des inducteurs et, au lieu de diminuer lo flux, la réaction
d’induit, tout en l’obliquant, l’augmenterait périodiquement. LA
est l’avantage de l’emploi de condensateurs auxiliaires qui d’autre
part, en dimbtu^it lo décalage de l’intensité sur la force électromotrice
de l’alternateur, augmentent le facteur de puissance
(§ 9V).
Remarque. — Si l’on voulait admettre que la réluctance des
circuits magnétiques offerts A l’établissement du flux propre de
l’induit pût être considérée comme constante, avec une valeur
mo/enne convenable entre les valeurs extrêmes qu’elle prend en
léaiité, on se représenterait le flux que l’induit établit aux travers
de ses propres spires comme proportionnel A la valeur de l’intensité
: ce flux serait .dors défini, pour les diverses positions des axes

des bobines B, par une courbe telle que „ DZ{ pour les —spires de

l’enroulement (n représente toujours le nombre des génératrices
aller et retour, double de celui des spires). Les variations de flux
quesubiraient alorsl^s bobines se déplaçant dans le sensdo la flèche

/(fig. OU) produiraient, en même temps quo la forco électromotrico
r> une force e, qui serait la forco do selfinduotion propre A

l’alternateur dans les conditions d’impédance totale où il débite ;
cette forco c, serait représentée par uno sinusoïde décalée d’un
quart do période sur Dô, comme c sur ÙT,. Les deux forces e et et
ont une résultante e' quo l’on peut considérer comme engendréo
11 11 ?l
par les variations du flux -g OX,' résultant de -5- & et -g dli.

Représentons ces divers éléments par des vecteurs tournant avec

2r
la vitesse ~~- (fig. 6V2). Le vecteur E représentant la force engendréo
11 " 11
par — dX> retarde de ~ sur le vecteur — ùl>\ cette forco engendre
A A A
une intensité i qui retarde (dans
le cas d’uno réactance totale
positive) sur E d’un certain angle
ç. C’est dans cette direction
qu’il faut porter la force contre
électromotrice d’effet Joule r 1
( ;• désignant la résistance totale
11
du circuit) et lo flux -5- £t>, d’auA
11
tre part. La résultante de -~- dl>

et de — oz, est -• Oh' ; c’est
2 2

ce flux qui donne E', force
COURS D’ÉLICTIUCITÉ. — T. II.Fig. 611.Fig. 612.
électromotrice de l’alternateur résultant de son flux inducteur ot
de son flux do réaction d’induit, forco électromotrice qui est équilibrée
par toutes les autres réactions du circuit rl,<i£l, — Ietc,

on un mot par /• I et « XI, en désignant par a\' la réactance totalo
du circuit extériour.

On voit que si le circuit extérieur n’offre pas do réactance, A' et
par suito 9' étant nuls, on a entre lo flux ùV et lo flux X la relation


/ désignant le coefficient moyen do selfinduction do raltornateur
et r la résistance do son induit augmentée do colle du circuit extérieur.


Il n’y a 1A quo des relations approximatives.

263. Puissance fournie à l’alternateur ; emploi de cetts
puissance. — La puissance moyenne fournie è un alternateur
dans une période T comprend les watts d’excitation, si le courant
inducteur est emprunté A une source étrangère, et la puissance
mécanique 2 7: CN dépensée sur son arbre, C désignant en joules
le couple que l’arbre oppose en moyenne au moteur qui le mène
A l’allure moyenne de N tours par seconde ; le couple est on réalité
variable A tout moment de la durée d’une période T, puisque
l’intensité i et les flux sont périodiques. Cette puissance mécanique
est employée A diverses fins. D’une part, elle doit vaincre les frottements
divers : frottements mécaniques, frottements magnétiques
par hystérésis dans les masses de fer, frottements électriques correspondant
aux courants parasites tant dans les masses de cuivre
que dans les masses de fer segmentées ; d’autre part, elle fournit la
puissance électrique du courant direct induit.

L’ensemble des pertes par frottements divers, que nous désignerons
par Fil P, est fonction de la vitesse et do l’induction ; c’est sur
la valeur maxima du flux résultant OV qu’elles se règlent. La formule
do Stcinmetz (§ 73) permet d’apprécier les pertes par hys\


térésis en fonction de la fréquence du courant 7=- et de l’induction

maxima tfJ’ = —. Quant aux pertes de watts par courants parasites,
qui varient avec l’épaissour des tôles comme le carré do $
et comme lo carré do la fréquence •=- ! °n peut les apprécier pour

du fer doux de bonne qualité par la formule de MM. Loppô et
Bouquet

où X désigno l’épaisseur des tôles en dixièmes de millimètre. On
peut d’ailleurs so contentor do la formule Stoinmotz, en donnant
au coefficient A la valeur quo l’expérience indiquée au § 172 du
tome I permet de calculer pour les tôles toutes lamellécs placées
dans les conditions de leur emploi.
La puissance du courant induit a pour valeur (§ 94)  :

C’est le 7 produit de la projection de E ou de E' sur la direction
de I par l’intensité I elle-même ; co produit n’est autre quo l’effet
Joule total ~ rV lorsqu’il n’y a pas de transformation d’énergie sur
la ligne (fig. 6V2 cas do l’éclairage) , ou bien il est égal au produit
de } V par ;•', résistance apparente totale, lorsqu’il y a transformation
d’énergie (cas de l’alimentation de moteurs). Do toutes façons
cette puissance comprend les watts perdus par effet Joule dans
l’enroulement de l’induit. En désignant par c la valeur moyenne en
joules du couple résistant des actions électromagnétiques entre génératrices
portant courant et inducteurs, on peut écrire

en remplaçant E par sa valeur ■£ e m0, (§ 259). On tire de cette relation,
pour valeur de c,

(n désignant toujoius le nombre total des génératrices de l’enrou-

lemcnt, soit lo double du nombre total 2 y> m des spires, et en supposant
d’ailleurs un enroulement en série et des inducteurs A
pôles alternés). Ce couple ne dépend donc quo du produit X'I lorsquo
lo circuit extérieur ne présente quo do la résistance, puisqu’on
a alors x cos ? = Dô*.

264. Fonctionnement simultané des alternateurs. —
Pour que deux alternateurs identiques tournant A la môme vitesse,
couplés en tension sur un mémo circuit, pussent ajouter efficacement
leurs forces électromotrices, il faudrait qu’ils fussent en concordance
de phase. Or, si l’on essaie de réaliser cette expérience,
on constate que ce genre do fonctionnement est instable c’est-àdire
que la concordanco de phase des deux alternateurs, réalisée
momentanément, no subsiste pas et quo les deux forces électromotrices
tendent A se décaler do plus en plus l’une par rapport
A l’autre ; cherchons A nous rendre compte de ce phénomène.

/. Alternateurs couplés en tension. — Supposons qu’une
faiblo différence do phaso se soit produite. L’une des forces

électromotrice est e,, l’autre et\ la force électromotrico résultante
est cK -+ » ei% et l’intensité est représentée par la sinusoïde i qui reT


tarde sur ex ■+- e3 d’une fraction de période moindre que 7-. L’intensité
idtarde donc d’une quantité moindre sur eÈ que sur e„ et
la puissance 7 El cosçj développée par l’alternateur 2 gui s’est mis
en retard est plus considérable que la puissance }■ El cos ç, que
développe l’alternateur 1. Or, si l’alternateur et a pris du retard sur
Fig. 643.
FONCTIONNEMENT EN GÉNÉRATRICES. 21

<?,, api es avoir été en concordance avec lui, c’est quo son moteur
lui communiquait un couple un peu trop faiblo. Si donc le retard
subi a pour effet d’accroître encore lo couple résistant do l’alternateur
2, il est évident que le retard ne fera quo s’accentuer.
Étudions lo phénomèno d’une façon plus générale

Construisons le diagramme des vecteurs (fig. 6i V). Les deux forces
électromotrices K, et E, sont toujours égales, leur résultante est la
bissectrice de leur angle de décalage ; le retard ? de l’intensité 1 sur

la résultante défini par la relation/^ ? = ~ ~ est constant (en désignant
par £ le coefficient moyen de selfinduction de l’enscmblo,
alternateurs et circuit extérieur). Les puissances développées par les
deux alternateurs, lorsque l’écart entre E ! et E, vario, sont proportionnelles
aux projections de 1 sur les deux côtés du losange des

El

forces électromotrices : ces puissances sont en effet -5- cos ?, et
A
El

-j- cos ç, en désignant par E le maximum commun constant des

forces électromotriecs e, e,. L’intensité I varie d’ailleu*s proportionnellement
A la résultante Er des deux E ; le choix des échelles

restant arbitraire, nous prendrons la
longueur CI toujours égale A OE,. Les
directions OEr et 01 peuvent être toujours
les mêmes, et sur le diagramme
l’angle ?, — ç, des côtés du losange
des forces électromotrices variera
seul. Les puissances développées par
les alternateurs sont donc entre elles
comme 0wt et Ou>j et ces longueurs
représentent cncorcAunoautreéchelle
les couples résistants des alternateurs,
l’allure étant la même pour les deux

alternateurs, A la variation près extrêmement petite qui règle les
retards : nous supposons d’ailleurs l’allure maintenue presque
constante par les régulateurs des moteurs. La figure montre que
Ow, est plus grand que Ozo, : l’alternateur en retard est donc nécessairement
celui qui offre le couple résistant le plus considéraFig.
614.22DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
blo ; le décalage ?, — ?, s’accroUdonc do tous los retards qui se
peuvent produire » par petits A-coups, glissements de la courroie 2
par exemple, et le couple résistant Ow, diminuo do plus en plus,

tant par accroissement do l’angle w,OI, qui est égal A ? -+•  ?> T  ?i,

quo par diminution do 01 qui suit la réduction de 0Er. Le couple
Oivx devient même nul lorsquo lo décalago ? x — ?, atteint la valeur
2 ( 4J- — 9)  ; le moteur i n’a plus A fournir alors quo la puissance
absorbée par les frottements, les courants parasites et l’hystérésis
(terme FHP) , et quand lo décalage dépasse cet ! t« »1 ur, lo
signe de 0u>, change, l’alternateur 1 produit un couple moteur,
dont le travail est fourni par lo moteur 2 (fig. 6i5). La différence de

phase ne peut donc encore continuer qu’A s’accroître jusqu’A ce
que les deux forces électromotrices soient en opposition. L’intensité
alors sera nulle avec la résultante 0Er, et les deux moteurs
ne fourniront que la puissance absorbée par les frottements, les
courants parasites et l’hystérésis. Ce régime sera stable, car si
l’une quelconque des machines venait A subir un retard, c’est
elle qui, A l’inverse du cas précédent, aurait le couple le plus
faible A fournir, et clic se trouverait en situation de regagner le
temps perdu. Le diagramme précédent le montre, car alors si
c’est OE, qui retarde, OE,. et 01 changent de sens (la rotation
x 2r\
des vecteurs ayant toujours lieu dans le sens de la flèche — 1

et l’alternateur 2 fournit A son tour un couple moteur (fig. 6i6).
Fig. 645.Fig. 616.
FONCTIONNEMENT EN GÉNÉRATRICES.
23Remarques, •— Outro la conclusion immédiato qu’elle fournit
relativement A l’instabilité do fonctionnement on concordance des
deux alternateurs en tension, cette étude permet de faire quelques
remarques importantes : 1° si le circuit offrait une capacité prépondérante
sur la selfinduction, le fonctionnement en concordance
des deux alternateurs on tension deviendrait stable, l’intensité
avançant sur la forco électromotrice résultante ; 2°puisqu’Apaitir
d’un certain décalage, l’alternateur en avance peut fournir un
couple moteur, la transformation en énergie mécanique do l’énergie
électrique produite sous forme de courant alternatif est
possible avec les alternateurs simples ; 3° lo fonctionnement en
parallèles de deux alternatours sora stable, par lo fait mémo do

la selfinduction, car deux alternateurs couplés en quantité Ai A,
ajoutent leurs forces électromotrices sur un circuit extérieur abc,
s’ils sont exactement en opposition sur le circuit fermé c \t a A,
(fig. 6i7). Étudions directement ce dernier cas.

//. Alternateurs couplet, °n quantité'. — Supposons deux alternateurs
identiques couplés en quantité sur un circuit a b c de résistance
R et de coefficient de selfinduction £. Soient r et / la résistance
et la selfinduction de chacun des tronçons c A, a, c \f a. Les
deux alternateurs marchent A la mémo vitesse, mais admettons
qu’une différence de phase A existe entre eux. Que se passe-t-il ?
Nous désignerons par elf et, i{, i%, i les forces électromotrices et les
intensités, et par v la différence de potentiel aux bornes a c (§ 93).

Construisons le diagramme des vecteurs (fig. 6i8). Les droites 0Et
Fig. 617.Fig. 618.21
DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.

et OE) représentatives des forces électromotrices sont égales et font
entre elles l’angle A. Si nous connaissions la différence do potentiel
Y, nous pourrions construire en direction et en grandeur la droite
OV qui la représente. Supposons-la connuo : le vecteur OV résulte
d’une part do 0E„ do a /I, et do ri, et d’autre part do OE„ de
ail, et do ri, ; on obtiendrait donc la figure 018, où les angles marqués
 ? sont égaux entre eux et définis par la relation

D’un autre côté OV doit avoir, avec la forco électromotrice de
selfinduction a £l, RI pour résultante ; ces forces sont disposées ainsi
quo l’indiquo la figure 6V9, l’angle « I » étant défini par l’équation

Si nous transportons la figure 649 sur la figure 648 et que nous
construisions la résultante de /• !, et de ri., nous devrons obtenir une
parallèle à RIet déplus les deux
droites devront être entre elles
dans le rapport de R à r. Telles
sont les deux conditions qui

doivent nous suffire A déterminer OV en direction et en grandeur.
Or les deux angles marqués ç étant égaux et toujours de même sens,
et de plus les deux triangles VE, I, et VEj I, étant semblables, la résultante
VA de VE, et do VE, fait l’angle 9 avec r\ et de plus VA est
A ri dans dans le rapport de VE, A ri, ou de VE, A rl„ c’est-A-dire que
Fig. 619.Fig. 650.
Lo rapport des deux droites OV et VA est donc détorminé

en appelant p l’impédance de l’une des branches c\ta et P celle
du circuit extérieur. Do plus, puisque H et RI sont parallèles, la
résultante VA fait avec OV un angle

Or, OE, et OE, étant données, et la droite VA passant par le milieu
de E|E, qui est la Seconde diagonale du parallélogramme E,V E, A,
le problème revient A déterminer le point V par la condition que
OV et VE fassent entro eux l’angle a et par colle que

Le point V s’obtient donc par l’intersection do deux cercles

1° Cercle passant par 0 et E capable du supplément de « , 2° Cercle
lieu des points tels que leurs distances aux points 0 et E soient dans
le rapport de 2 P A p.
Iig. 651.
Quand on a obtenu ainsi OV, on construit le reste de la figure
sans difficulté.

Examinons maintenant comment les deux alternateurs se partagent
lo travail. L’alternateur l,qui avance do A sur l’alternateur
2, développo une puissance qui a pour expression

et l’alternateur 2 une puissance

Dans un cas tel que celui do la figure (OV retardant sur VE) ,
la puissance que développe l’alternateur en avance est la plus

grande, pour les deux raisons
1° quo VI, est plus grand
que VI, 2* quo l’angle do VI,
avec OE, est plus petit que
celui de VI, avec OE,. Les
couples résistants des deux
alternateurs diffèrent donc
l’un de l’autre dans un sens
tel que la différence do phase
ne peut que diminuer. Si OV
avançait sur VE (cas où la
constante de temps du circuit
extérieur serait plus

grande que celle d’une branche cA,« ) , VI, deviendrait plus petit que
VI, ; mais l’angle do VI, avec OE, étant plus grand que celui de VJ,
avec OE„ la projection I, Cos (VI,, OE,) pourra encore se trouver
plus grande que la projection I, Cos (VI„ OE,)  ; il est facile d’étudier
chaque cas, et do se rendre ainsi compte des effets d’inductance ou
de capacitance des circuits.

Mais cherchons l’expression générale d’un coefficient pouvant
mesurer la stabilité de fonctionnement des alternateurs en quan •
tité. Supposons le régime de concordance établi: OE, et OE, coïncident,
VE, et VE,se confondent et donnent une résultante double do
leur longueur commune ; le diagramme devient ce qu’indique la
Fig. 652.
FONCTIONNEMENT EN GENERATRICES,
27
figure 653. Supposons quo pour une raison ou une autro un léger
décalage A se produise entre les deux alternateurs. Les couples résistants

des deux alternateurs,
primitivement égaux,
diffèrent maintenant, et c’est
la valeur de leur différence
qui, rapportéo A leur valeur
moyenne et A la grandeur
du décalage A, pourra être
prise pour mesure de la stabilité
de fonctionnement des

alternateurs en parallèle. Cette stabilité sera donc définie par lo
rapport

L’étude des figures 654 et 652 montre que ce coefficient peut
s’éciire
Fig. 653.Fig. 654.28 DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
Dans le cas où le circuit extérieur n’offre que de la résistance,

l’angle <I> est nul et la stabilité devient maxima pour ? = T c’estA-dire
pour

II. Fonctionnement en réceptrice synohrone.

265. Principe du fonctionnement d’un alternateur simple
en moteur synchrone. — Reportons-nous A la figure 640 :
dans la position qu’occupe l’induit par rapport aux inducteurs, et
avec les sens de courants indiqués par les sections noires et blanches,
il s’exerce entre les pôles et les barres de cuivre des efforts qui résistent
au mouvement qu’on impose A l’induit dans le sens de la
flèche ; ce sont ces efforts qui constituent le couple résistant de la
dynamo. Supposons qu’au lieu de mener l’induit nous l’abandonnions
A lui-môme, et que, A l’aide de forces élcctromotriccs convenables

appliquées A ses
bornes, nous lancions
les mômes courants qui
y sont momentanément
établis : l’induit libre
de ses mouvements
obéira au couple des

efforts f (fig. 655) et se déplacera dans le sens de la flèche F,
si le couple des efforts résistants appliqués A son arbre ne sont
pas trop grands ; son accélération A tout moment sera telle que
le couple des forces d’inertie, joint au couple de ces derniers
efforts, équilibre précisément le couple des efforts f : ceux-ci
varieront par le fait du changement de situation des pleins do
la gatnc par rapport aux pôles et par celui des variations quo peut
subir l’intensité du courant. Au bout d’un certain temps, les pleins de
la gaine de cuivre de l’induit arriveront entre les pôles, en position
de ne recevoir aucune poussée du champ inducteur, quel que soit
le courant qui les parcoure. L’induit ne continuera alors son mouFig.
655.
vcment dans le sens de la flèche F qu’en vertu de son inertie et de
la vitesse acquise, et les pleins de la gaine passeront sous les pôles
suivants : là, ils recevront une impulsion moyenne de même sens,
si le courrnt s’est inversé dans les génératrices a, qui se trouvent
alors sous les pôles S et i, sous les pôles N, et ils seront ainsi
poussés sous les pôles suivants.

Le mouvement de la dynamo se continuera ainsi, A la condition
que les inversions successiv.es du courant dans l’induit concordent,
A une différence de phase près qui doit être fonction du couple i
sistant, avec les inversions de sens du champ magnétique que les
faisceaux de génératrices rencontrent dans leur mouvement : c’est
ce que l’on exprime en disant qu’il y a synchronisme entre la réceptrice
et la génératrice qui l’actionne, car il est visible que c’est
A un simple alternateur que l’on empruntera la force électromotrice
nécessaire A l’établissement du courant moteur.

Dans leur mouvement sous l’action descffortsélectromagnétiques,
les génératrices « , a', deviendront le siège de forces électromotrices
antagonistes (fig. 656) dont le produit par l’intensité représentera A
tout moment la puissance développée

par les efforts électromagnétiques,
c’cst-A-dirc le produit du couple
moteur instantané c par la vitesse
angulaire instantanée 2n N
(le travail électromagnétique est

/ —rr- dt ou ci dt pour les 2/>. 2w* génératrices ou Sr.cXdt).

Nous verrons A l’aide du diagramme des rayons vecteurs comment
ces forces électromotrices se disposent par rapport aux forces électromotrices
de la génératrice et aux forces de selfinduction dans le
mouvement, en moyenne uniforme, que chacun des deux induits
prend une fois le régime permanent établi. Mais nous pouvons
nous rendre compte directement qu’en moyenne la force électromotrice
do l’alternateur récepteur s’opposo A colle du générateur ;
si donc nous représentons le schéma des deux alternateurs montés
en série, de telle façon que les génératrices scmblablemcnt orientées
dans les deux induits se trouvent décrites dans le môme sens lorsqu’on
parcourt le circuit fermé qu’ils forment avec la ligne, il faut
Fig. 656.30
DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.

que les génératrices semblables passent A peu près en même temps
sous des pôles de môme nom si les deux alternateurs tournent en
sens inverses (fig. 657) , ou sous des pôles inverses s’ils tournent dans
le même sens (fig. 658). Dans ce dernier cas, auquel d’ailleurs est

identique le premier (il suffit de regarder l’alternateur G (lig. 057) 
par la face arrière et d’appeler ax ax les génératrices marquées
a , a'x … ^ deviennent alors génératrices d’aller) , les deux induits

se suivent A une distance angulaire entre points semblables
voisine de — : nous désignerons cette distance angulaire par — ou

par ~ - en appelant — l’écart angulaire qui s’établit entre

génératrices inverses les plus voisines de la réceptrice et de la génératrice
(fig. 059)  ; c’est do cette distance quo dépend la différence
de phase entre les deux forces électromotrices de la génératrice
et de la réceptrice.
l’ig. 657.1 ig. 6* »8.
FONCTIONNEMENT EN RECEPTRICE SYNCHRONE.
31
Nous établirons d’ailleurs quo l’angle - dépend de la valeur du
couple des résistances mécaniques opposées A l’induit récepteur

et varie avec lui ; ce fait est A peu
près évident. On peut se rendre
compte alors que le régime de l’alternateur
récepteur n’est stable
qu’A la condition que le décalage
entre les deux induits soit tel qu’un
accroissement do retard do la réceptrice
sur la génératrice produise

une augmentation du couple moteur do la réceptrice. Il
est en effet nécessaire qu’en cas d’augmentation, si légère soit-elle,
du couple des résistances mécaniques, augmentation qui commence
par produire un ralentissement de la réceptrice et une augmentation
de son retard sur la génératrice (a, s’écartant de a, en rétrogradant) ,
le couple moteur augmente en proportion pour appuyer l’induitet
l’entralncrencorc A la môme vitesse dans un nouvel équilibre.
266. Étude géométrique du fonctionnement du moteur. —
Nous considérerons seulement le cas où la réceptrice est excitée,
comme la génératrice d’ailleurs, par un courant indépendant que
nous ferons varier au besoin pour maintenir la force contre électromotrice
de la réceptrice E, constante en grandeur. Nous considérerons
encore comme invariable la force électromotrice E, de la génératrice
dont l’allure sera maintenue constante. Les deux forces

électromotrices E, E„
décalées entre elles
d’un angle » dans
le circuit fermé'des
deux alternateurs,
donnent une résultante

E, sur laquelle l’intensité et la force électromotrice correspondante
r\ retardent d’un angle défini par la relation

£ désignant ici une moyenne relative A la selfinduction ($ 2G2) 
et r la résistance du circuit des deux induits et de la ligne.
Fig. 659.1 ig. 660.32 DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
La puissance fournie par la génératrice est représentée, A un facteur
constant près, par le produit de OA par OB, car OA, au facteur
r et A un facteur d’échelle près, représente l’intensité maxima
I et OB est la projection E, cos ?, de E, sur r I. Quant A la
puissance absorbée par la réceptrice, abstraction faite des pertes par
effet Joule dans l’induit, elle est représentée, au même facteur près
que précédemment, par le produit de OA par BA, puisque BA
est la projection E, cos ç, de E, sur r I. Le carré de OA représente
en outre les pertes par effet Joule dans les deux induits et dans
la ligne.

Les couples sont proportionnels aux puissances, puisque la vitesse
est constante.

Faisons varier le couple résistant appliqué A la réceptrice ; le
produit OA x AB variera en conséquence, et puisque nous admettons
qu’on maintienne E, constante, en faisant varier au besoin les
arapèretours d’excitation pour compenser la modification do réaction
d’induit résultant des nouvelles conditions de grandeur et
de phase de l’intensité dans l’induit, c’est l’angle « qui devra varier.
L’extrémité du rayon E, décrit un cercle de centre C et A décrit
un autre cercle dont le centre est sur la droite en retard de'
9 sur OC (fig. 661) , puisque l’angle est constant et que le rapport

ne varie pas. Quant au point B, son lieu est le cercle décrit sur OC
comme diamètre. Traçons ces trois cercles. Le couple moteur correspondant
A un angle a quelconque est donné par le produit des
deux segments que les arcs de cercle tracés en fort sur la figure
déterminent sur la droite d’intensité. Une droite d’intensité quelconque
coupe le cercle C en deux points A et A' ; ces deux points
no correspondent pas toujours au cas do la production d’un couple
moteur par l’alternateur 2. Le point A', situé au dclA de B par
rapport A 0, correspond A une force électromotrice E', qui ferait
travailler l’alternateur 2 en génératrice comme l’alternateur 1.
Les limites entre lesquelles peut donc se déplacer la force électromotrico
de la réceptrice sont CD’ et CD’. Mais toutes les positions
intermédiaires ne correspondent pas A un équiblrc stable. Suivons
FONCTIONNEMENT EN RECEPTRICE SYNCHRONE. 33
sur la figure les variations du couple moteur en faisant partir la
droite OAB de OD’. Le couple moteur est nul, la force contre-électromotricc
retarde d’un angle a0sur E, et tout le travail produit

par la génératrice est absorbé en effet Joule (ce régime ne peut
être atteint dans la réalité, car le couple des résistances passives
F11P de la réceptrice n’est jamais nul ; il faudrait fournir mécaniquement
A l’arbre de la réceptrice précisément cette puissance
pour obtenir ce régime). Quand OAB s’écarte de OD’, le retard de
K2 sur E, augmente, celui de l’intensité mesuré par l’angle de OAB
avec OC diminue, et le produit OA X AB, proportionnel au couple,
croit. Le couple moteur croit donc lorsque le retard de la réceptrice
sur la génératrice augmente. Le couple moteur atteint un
maximum qui, avec de la selfinduction et une force E, plus petite
que E, (cas de la figure) , correspond A un retard de E, sur E, plus
grand que ;:, c’est-A-dire A une avance assez voisine do c. de la
réceptrice sur la génératrice ; il se produit même une avance de
coms D’bLECTiucm:. — T. it 3
lig. 661.3V DYNAMOS A COLRANTS ALTERNATIFS.
l’intensité sur la force électromotrice de la génératrice. Ce maximum

du couple est atteint aux environs du point 6 comme le
montre le tableau ci-après, relevé sur la figure 662 :
AO x ADNum rot OA Alt rrodult, roportlond
AU couple0 21,0 » »1 10,0 14,3 232,002 13,1 27,0 301.&03 12,2 38,4 408,48
1 10,0 38,0 008,00
3 20,0 31, !i 030,00
0 21,i 29,o 031,307 23,9 20,0 021,408 32,1 10,0 1) 18,40
P 32,1 » »10 45,0 4,3 100,08
I II b0,9 » »Fig. 662.
FONCTIONNEMENT EN RECEPTRICE SYNCHRONE. 3i

Si l’on porte ces résultats en courbe (fig. 663) , on obtient une
caractéristique mécanique qui donne, A l’échelle convenable, les
valeurs du couple moteur de la réceptrice en fonction de l’angle
de calage g de Ej par rapport A la direction opposée A E,.

Au delA du maximum, le couple diminue jusqu’A zéro, l’avance
de Ej sur E, diminue jusqu’A la valeur correspondant A l’angle de

CD ' avec OC et le calage de l’intensité sur la force électomotrice E,
est mesuré par l’angle de OD" avec OC (l). Il faudrait retrancher
des ordonnées de cette courbe les valeurs du couple des résistances
passives F11P pour avoir la caractéristique mécanique extérieure
de l’alternateur, et l’on obtiendrait ainsi une courbe C.

L’alternateur est donc, dans les conditions d’excitation et d’alimentation
supposées, capable au maximum de vaincre un couple
résistant iî„ (fig. 064)  : pour toute valeur C, du couple inférieure
A ce maximum, il s’établit entre l’induit de la génératrice et
celui de la réceptrice un certain calage ,3, qui se maintient pendant
tout lo temps quo le couple résistant conserve sa valeur. La
courbe indique un second régime qui semble possible avec un calage
£',, mais lo seul régime correspondant A la partie ascendante
de la courbe est stable. Supposons en effet le régime établi avec le
calage fi,, et admettons quo pour une raison ou une autre le cou(1) 
Les angles a doivent cire rapportés à 2« et inullipliés par T pour donner les avance*
ou relards en fonction du temps ; ils doivent <5lre rapportés à 2« et multipliés par 2« -~
pour donner les distants mesuiées à la périphérie de l’induit do diamèlic D.Fig. 603.30 DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
pie résistant vienne A croître : devant cette augmentation d’effort
A vaincre, la partie tournante va instantanément ralentir ; la force
électromotrice E, va augmenter son retard sur E, ou diminuer son
avance et le couple moteur augmentera. Le mouvement continuera

donc avec un calage un peu différent $, ; le régime est stable. Si
au contraire nous imaginions le régime établi avec le calage £',,
dans la région où les augmentations de retard correspondent A des
diminutions du couple moteur, la moindre variation du couple
résistant suffirait A détruire l’équilibre, puisque le moindre retard
diminue le couple moteur.

La force électromotricc E, rétrograderait donc de 2n-iV, -+- ,'J, en
passant par CD", puis CD’jusqu’A atteindre de nouveau, dans la
région des régimes stables, le calage £,. Si notamment le couple
résistant normal est trop voisin du maximum, une faible augmentation
momentanée de ce couple pourra suffire A faire dépasser
avec le maximum la limite de la région de stabilité, l’alternateur
décrochera suivant l’expression employée, et ne fournira de couple
moteur qu’après avoir perdu pour ainsi dire un cran sur la génératrice.


On peut A l’aide du diagramme précédent étudier les variations
du rendement électrique de la transformation, abstraction faile
des dépenses d’excitation et des pertes par frottements divers FII P.

Le rendement est donné par ic rapport -rnr » puisque la puissance
Tig. 66i.FONCTIONNEMENT EN RECEPTRICE SYNCHRONE.37
F 1

fournie est proportionnelle A -£- cos <! », c’cst-A-dirc A OA X OB. Le

rendement passe par un maximum, qui ne correspond pas en général
au maximum de puissance.

Il est intéressant également d’étudier les variations que subissent
divers éléments lorsque, en maintenant constant le couple résistant
ainsi que la fréquence (vitesse de la génératrice) , on fait varier
l’intensité d’excitation de la réceptrice, A l’aide par exemple
d’un rhéostat intercalé dans le circuit des inducteurs et de la
source de courant continu qui les alimente. Nous admettrons
encore que l’on conserve au potentiel de l’alimentation sa môme
valeur E, et que, malgré la variabilité de la perméabilité, le coeffiHcicnt
£ reste également constant en sorte que l’angle ? ne change
pas ; E, varie seulement. Les points 0, C et C ne changent donc pas ;
ce sont les rayons des deux cercles C et C qui varient en conservant
toujours leur même rapport cos ?.

Si l’on conserve au couple résistant une valeur constante, le
point A devra diviser le segment OB d’une droite quelconque d’intensité
en deux parties OA et AB dont le produit sera constant, soit
P. Prenons comme variable indépendante la direction de la droite
d’intensité (fig. 665)  : le lieu du point A est un cercle dont le centre
est au milieu de OC (car la condition OA. AB=P équivaut A OA. Oa
= P) et qui est tangent aux cordes OB, OB, dont la longueur est
égale A 2 l/T(car on doit avoir 0A,.A, II, = P).

Les points A, A, sont obtenus
par l’intersection du cercle
décrit sur la moitié de OC
comme diamètre et du cercle
décrit de 0 comme centre avec
l"'P pour rayon. Leceicle A,
AA, peut donc être appelé un
cercle de puissance ; il varie
avec la voleur de In puissance
demandée A la réceptrice.
Rappelons-nous que, dans le
diagramme précédent ( fig.
661) , le point A correspond A
Fig. 6G5.
i8DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
un cercle particulier décrit de C comme centre, et dont le rayon
n’est autre que E, cos 9 ; E, varie avec l’intensité d’excitation de la
réceptrice, ç est l’angle défini par la valeur supposée constante de
~ —. L’emploi du cercle de puissance nous permettra donc d’étudier
les variations de l’intensité (I = —j- j qui s’établit dans la

ligne, ainsi que celles du calage de cette intensité par rapport A la
force électromotrice de la génératrice (OC = E,) lorsque, en maintenant
constant le couple résistant de la réceptrice, on fait varier
l’intensité du courant inducteur de cette dynamo.

11 est visible sur la figure que, lorsqu’on fait croître cette intensité,
l’intensité (mesurée par OA) décroît d’abord jusqu’A un

certain minimum p™.** recroître
ensuite, etqu’uU ; atteint
son minimum précisément
lorsqu’elle se trouve
en concordance de phase
avec la force électromotrice
de la génératrice.

On s’explique ainsi les
formes des courbes relevées
par expérience (fig. 666).

On remarquera sur le diagramme
661 que le rendement
électrique, égal au
rapport de AB A OB, passe

par un maximum qui, dans le cas de la figure, correspond A une
avance de l’intensité de la ligne sur la force électromotrico du générateur.
Si l’on fait travailler le moteur dans de telles conditions,
il peut donc produire une a\ancc A la façon de la capacité.
Fig. 666.
CHAPITRE II.

Alternateur l>ol ;iiIinse« u

I. — Générateurs de courants polyphasés.

267. Génération des forces électromotrices polyphasées ;
principe des enroulements. — Pour produire des forces
électromotrices polyphasées, on peut recourir A l’emploi d’alternateurs
simples montés sur un même arbre avec le calage convenable.
On obtient par exemple des forces diphasées dans deux enroulements
identiques A l’aide d’inducteurs mobiles décalés entre
eux d’un quart do leur pas commun (fig. 667). L’avantage de cette

disposition est de ménager la possibilé d’établir entre les deux forces
électromotriccs e, et et une certaine différence de grandeur pour
compenser, s’il y a lieu, des inégalités entre les récepteurs alimentés
par les deux courants : tel le cas où, en même temps que des moteurs
qui réagissent identiquement sur les deux phases, la double
canalisation alimente des lampes qu’on ne veut pas s’astreindre A
coupler par paires.

Mais il est bien préférable de disposer les divers enroulements
sur le môme induit : on réduit ainsi lo poids et la dépense, et surtout
on régularise la réaction magnétique de l’induit, dont les pulsations
s’atténuent en s’ajoutant A intervalles réguliers et qui peut,
A une légère oscillation près, être considérée comme constante. Les
divers enroulements garnissent en effet l’induit do génératrices

Fig. 607.
DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
également espacées, A la façon des génératrices d’une dynamo A

courant continu, et se complètent pour bien dire les uns les autres.

Les bobines des deux enroulements d’un générateur diphasé

peuvent s’entrecroiser comme l’indique la figure 668, et l’on fait

entre elles les connexions
définies par le schéma 068
bis, qui suppose l’inducteur
mobile devant les enroulements
fixes.

On dispose souvent les
barres de l’enroulement
soit dans des rainures, soit
dans des trous percés dans
lo fer lamelle A faible distance
de la surface cylindrique.
On relie entre elles
les barres d’aller et de retour,
comme l’indique la

figure 669. Les deux enroulements commencent par exemple en
ax et en bx, écartés l’un de l’autre d’un quart de pas. Cette figure
suppose un induit mobile.

Dans le cas d’un générateur triphasé, les trois enroulements
commenceront en des points tels que « „ bx, c, qui divisent en ticis
le pas du champ inducteur (intervalle entic pôles semblables NN).
Fig. 608.Fig. 008 bis.Hg. 609.
GENERATEURS DE COURANTS POLYPHASES.
41
Ils fourniront ainsi trois forces électromotrices identiques, qui
présenteront entre elles des différences de phases égales A T.

Les enroulements des diverses phases, absolument distincts dans
la machine, peuvent être reliés en certains points ainsi qu’on l’a vu
au § 95 ; nous n’avons pas A revenir sur ce sujet. Dans le cas du

montage en étoile, ce seront par exemple les trois extrémités a\ b\
c\ des trois circuits abc que l’on réunira en un même point ; les
trois autres extrémités ax bx cx seront reliées chacune A une bague ou
A une borne fixe selon que l’induit sera mobile ou fixe. Si l’on
fait un montage en triangle (fig. 672) , l’extrémité « , par exemple
s’unira A l’extrémité c’„ l’extrémité c, A l’extrémité b'„ etc.

Vu l’identité de situation de chacun des enroulements par rapport
aux deux autres, il va de soi que, si les fils de la ligne sont
disposés symétriquement et que les circuits récepteurs offrent la
même identité relative, les intensités qui s’établiront dans les trois
enroulements induits, prendront sur leurs forces éleclromotrices
des dilférenccs do phases égales. 11 en est do môme des généraFig.
070.Fig. 071.Fig. 672.
DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.

leurs » diphasés, A la condition (pie l’on garde leurs enroulements
complètement indépendants ; la réunion do doux des fils do la ligno
détruit la symétrie- nécessaire tau maintien do l’identité d’effet dans
les deux parties du générateur, mais la perturbation est d’assez peu
d’importance en pratique (§ 98).

268. Dispositions particulières de quelques générateurs
polyphasés. — Les dispositions données aux alternateurs
polyphasés par les divers constructeurs sont très variables ; nous ne
pouvons pas nous étendre sur ce sujet. Nous indiquerons seulement,
A titre d’exemple, lo schéma d’une machino triphasé de la société Alsacienne
de Constructions Mécaniques de Belfort, dont la puissance,
a 500 tours et sur circuits sans selfinduction, est de 53 kilowatts
(3000 volts et 10, 2 ampères dans ch'aquo phase). L’induit estfixe, les
trois phases sont montées en étoile ; l’enroulement est fait de fil de
2n/m 5 de diamètre logé dans des cannelures où il repasse H fois.
Fig. 673.
L’isolation du fil est faite au cotcj)  ; celle des cannelures et des
joues A l’amiante et au mica (épaisseur de 3m/m). L’inducteur mobile,
A pôles rayonnants alternativement N et S, est excité par un
courant continu de 23 ampères sous 4G volts ; chaque pôle porte
140 spires d’un fil A section carrée de Vm/ra5 de côté.

Certains constructeuis profitent de la fixité relative du flux de

réaction d’induit pouré\iter la segmentation du fer de l’inducteur.
La disposition adoptéo par la Maison Brown, do Baden, so prête A
une simplification très notable de l’enroulement inducteur. Ce dernier
est uno simple bobino annulaire, et les pôles sont réalisés A
la périphérie par une double série d’épanouissements qui proviennent
alternativement d’un côté et de l’autre de la bobine (fig. 674).
Fig. 674.
269. Fonctionnement d’un générateur de courants polyphasés ;
réaction d’induit. — Considérons un alternateur
polyphasé en débit sur un sjstèmo de circuits offrant entre eux la
symétrie voulue pour que les intensités engendrées dans les divers
enroulements de l’induit soient égales et également décalées sur

les forces électromotrices e„ eh, ee, eA Nous supposerons que le

nombre/"des enroulements distincts est impair do façon que les génératrices
d’aller et retour des diverses phases viennent s’intercaler

régulièrement
entre elles
(fig. 675). Dans
le mouvement de
l’induit qu’on déplace
devant les
inducteurs N, S,
dans le sens de la
flèche par exemFig.
675.
DX.NAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.

pie (lig. 676) , il se produit dons les diverses génératrices des forces
électromotrices instantanées, fonctions du lieu où elles so trouvent,

qui peuvent être
représentées, en
fonction do la position
des génératrices
d’aller a, b,
c, des diversesphascs,
par la courbe
c plus ou moins
voisine d’une sinusoïdo
rapportée
A la circonférence

de l’induit. Quant aux intensités, en retard ou en avance sur les
forces éleclromolrices selon que la réactance de chaque branche
est positive ou négative, elles sont représentées A un instant
quelconque, en fonction du lieu où se trouvent les génératrices a,
b, c, par les oidonnécs d’une courbe telle que i, décalée sur la
sinusoïde e d’une quantité convenable.

Si donc nous considérons l’induit dans une position quelconque,
les valeurs des intensités établies dans les barres d’aller A l’instant
correspondant seront données par les ordonnées des points « ,, bx, cx.,.
ex, a,\ quant aux intensités des barres de retour, qui sont égales
respectivement aux intensités des barres d’aller lorsqu’on suit l’enroulement
dans son développement, elles sont en réalité dirigées
en sens contraires sur la périphérie de l’anneau et se trouvent représentées
en grandeur et en signe, au point do vue de leur direction
absolue dans l’espace et par conséquent A celui de leurs
effets magnétisants, parles ordonnées de la sinusoïde i correspondant
A leurs positions instantanées : en un mot, une génératrice
quelconque est parcourue A un moment quelconque par une intensité
exactement représentée par l’ordonnée qui lui correspond
sur la sinusoïde i fixe par rapport aux inducteurs. En représentant
par des sections noires ou blanches les pleins de la gaine de cuivre
parcourus par des courants fuyants ou venant en avant du plan
de la figure, nous obtenons pour un instant quelconque un diagramme
tel que celui qu’indique la figure 677.
Fig. 676.
CENERATEl’RS DE COURANTS P01A PHASES.
lîi
Ce sont ces intensités qui définissent la réaction instantanée de
l’induit. Colle-ci n’admet donc quo do légères fluctuations périodiques,

qui suivent
les variations de la
somme des / ordonnées
équidistautes
(cinq dans le cas
de la figure) comprises
entre deux

points d’inflexion consécutifs de la sinusoïde, et elle reprend identiquement
la même valeur lorsque l’induit tourne de l’intervalle
qui sépare les faisceaux successifs de génératrices ; la période do l’oscillation
de la réaction d’induit est en définitive égale A la période
du courant divisée par le double du nombre d’enroulements disT
T
tincts, soit — dans le cas do la figure et « s- dans le cas d’un géné10
o

rateur triphasé. Avec uu nombre suffisant de phases, on obtiendrait

une réaction pratiquement constante, un champ propre de réaction

d’induit fixe par rapport aux inducteurs, c’cst-A-dire un champ

ondulé tournant par rapport A l’induit en sens inverso et avec la

vitesse même do ce dernier. Il est directement évident d’ailleurs

que leâ intensités décalées qui parcourent les enroulements de

l’induit y établissent le champ tournant que nous avons étudié

dès la Première Partie de cet ouvrage (t. I, § 97).

En laissant de côté l’oscillation porlodique sur place du champ

d’induit, nous pouvons représenter les courants induits par leurs

valeurs moyennes, et,
en proportionnant la
largeur des secteurs
blancs et noirs A la
valeur des intensités
locales, nous obtiendrons
le diagramme
qu’indique la figure
678. Dans un milieu

homogène ou de perméabilité uniforme, de tels courants donneraient
lieu A un champ dont les lignes de force seraient dirigées
Fig. 677.Fig. 678.
comme le montre la
figure 079.

Ce sont 1A des résultats
idontiques, A
la décroissance des
intensitésprès, A ceux

quo donnent les dynamos A courant s continus. Le champ résultant,
c’est-à-dire celui qui s’établit réellement pondant le fonctionnement
dans les circuits magnétiques do l’alternateur sous
l’action combinée des courants de ses inducteurs et des courants do
son induit, offre des lignes de force obliquées dans lo sens du mouvement,
plus denses au voisinage des becs de sortie qu’A celui des

becs d’entrée ; l’anglo, égal A — (—• -f- ? ) , qui sépare les pôles semblables
ou axes des forces magnétomotrices de mémo sens sur les inducteurs
et sur l’induit, est fonction ici des coefficients d’induction
des lignes et récepteurs aussi bien que do leur capacité et de leur
résistance.

Dans le cas où les lignes et récepteurs n’offrent que de la résistance,
le décalage 9 entre intensité et force électromotrico ne se
produit que sous l’action résultant de la selfinduction et de l’induction
mutuelle des circuits enroulés sur l’induit ; les forces électromotrices
correspondant A ces actions peuvent être alors représentées
dans lcu ;- ensemble pour un circuit par la force électromotrico
qui seroit engendréo par le déplacement de ce circuit dans
lo champ propre A l’induit : ce serait la force électromotrice de
selfinduction totale de l’alternateur, pour chacun de ses circuits,
puisque c’est la forco que le champ tournant de l’induit engendre
dans chacun de ses propres circuits. Le champ résultant total
donnerait lieu (dans le cas toujours où il n’y a pas d’effets d’induction
en dehors de l’alternateur) A la force électromotricc
effective en concordance avec l’intensité. Il va de soi que, dans
le calcul des ampèretours inducteurs nécessaires A l’obtention
d’un flux déterminé, il faut tenir compte des fuites et réductions
de flux qui se produisent, entre l’inducteur et l’induit, tant par
suite de l’éloignement relatif des erîroulements que sous l’action
des ampèretours antagonistes de l’induit, comme nous l’avons
Fig. 679.
fait pour les dynamos à courant continu (§ 195 et simants). Mais
nous no nous arrêterons pas davantago A l’étude do ces générateurs,
et nous passerons immédiatement A celle des moteurs A
champ tournant.

II. — Moteurs polyphasés dits A ohamp tournant.

270. Moteurs synohrones. — Dans le cas du moteur A courant
alternatif simplo que nous avons étudié au § 265, on met effectivement
en présenco l’un de l’autre un champ fixe ondulé et
un circuit également ondulé, de même pas, dans lequel on fait
agir une forco électromotrice alternative : dans ces conditions, le
couple moteur résulte d’une série d’impulsions additives, A la
condition que l’induit se déplace avec une vitesse convenable
dite vitesse do synchronisme. Au lieu d’un seul circuit ondulé,
prenons-en deux que nous décalerons dans l’espace d’un quart de
pas, et faisons agir dans ces deux circuits des forces électromotrices
identiques décalées dans le temps d’un quart de période :
il est évident que les impulsions résultant de Faction mutuelle
des inducteurs et de l’un des circuits induits viendront s’intercaler
dans le temps entre les impulsions ducs A l’autre système,
et que l’on obtiendra, sur l’arbre A mouvoir, un couple moteur
plus régulier que dans le cas d’un seul circuit. Le résultat mécanique
est comparable, mais avec plus de régularité encore A
cause des offets d’induction mutuelle entre les deux circuits, au
résultat que l’on obtiendrait avec deux moteurs A courant alternatif
simple montés sur le même arbre, avec un décalage d’un quart
do pas.

Nous arrivons de la sorte A la conception du modo de fonctionnement
d’un moteur A courants polyphasés synchrone ; avec trois
circuits ondulés décalés de tiers de pas, parcourus par trois courants
décalés de tiers de période, on obtiendrait un couple moteur
plus régulier encore. Les moteurs polyphasés sont donc aux
moteurs alternatifs simples ce quo les machines A vapeur A plusieurs
cylindres sont aux machines A un seul cylindre.

Considérons d’aillcuis directement, d’uno part, un système de

2r
circuit » ondulés do pas — parcourus par des courants polyphasés

qui y engendrent une suite do pôles inverses mobiles A la vitesse

°r 1

angulaire -"-^ ^ et, d’autre part, une série do pôlesinvariablos, également
alternés, montés autour d’unarbro A des distances entre pôles
semblables égales A ~. Il est évident quo, si le couple des résistances

mécaniques n’est pas trop considérable, les pôles de l’arbre suivront
le mouvement des pôles du champ tournant, en se tenant
écartés de ces derniers d’un angle constant qui sera fonction précisément
de la valeur du couple moteur A produire pour vaincre
le couple des résistances mécaniques.
Pour fixer les idées, imaginons un anneau convenablement enT


roulé de deux circuits parcourus par des courants décalés de y

(fig. 680)  ; lo champ tournant engendré par eux est disposé

comme l’indique la fig. 680 bis. Montons sur l’arbre Oun électroaimant,
et envoyons dans le fil de ce dernier, par l’intermédiaire
des bagues et frotteurs bb', un courant continu excitateur.

L’électro tournera avec la vitesse du champ, mais son axe conservera
sur l’axe principal du flux de l’anneau un retard a qui
Fig. 680.Fig. 680 bis.MOIEURS POLYPHXSES DITS A CHAMP TOURNANT. tu
variera avec la valeur du couple résistant ; ce retard serait nul si
le couple résistant (y compris les frottements do toutes sortes) 
pouvait être nul ; A 90* do l’axe du flux de l’anneau, lo couplo
moteur atteint au contraire son maximum. C’est 1A la limite des
positions relatives d’équilibre stable. Au delà, A une augmentation
du retard a correspondrait une réduction du couplo des
attractions magnétiques, et lo moteur décrocherait (§ 220 et 266).
L’identité du mode d’action réciproque des champs on présence
avec les efforts qui se produisent dans un galvanomètro de Deprezd’Arsonvalparoxemplo
estévidente : l’anglo d’écart est fonction du
couple qui se trouve en quelque sorte pesé par lui dans le motour
synchrone comme dans le galvanomètre. Toutefois l’entraînement
ne se produit pas sans oscillations qu’il importe d’amortir. Le couple
résistant n’est en effet jamais rigoureusement constant ; il varie
le plus souvent périodiquement, avec les diverses positions de l’arbre.
On obtient l’apôriodicité voulue en ajoutant sur les pôles d’aimants
des anneaux de cuivre do section suffisante pour que les courants,
qu’y engendrent leurs déplacements relatifs devant les pôles
du champ moteur, suppriment toute oscillation.

271. Moteurs à courants polyphasés asynchrones. —
Considérons un champ tournant engendré, comme dans le cas précédent,
par un système de courants polyphasés portés par des circuits
fixes par exemple, et un système do circuits mobiles autour
d’un axe. Dans le cas précédent, un courant continu parcourait ces
derniers et créait un champ invariable dont Ici pôles, correspondant
aux pôles du champ tournant, se trouvaient entraînés A leur
suite avec un certain retard fonction du couple résistant. Supposons
maintenant que ces circuits, fermés sur eux-mêmes, no reçoivent
de courant d’aucune source extérieure. Le déplacement relatif
du flux tournant y engendre alors des courants qui, d’après la loi
de Lenz, s’opposent A ce déplacement relatif ; les circuits induits
sont donc sollicités A so déplacer dans le sens de rotation du champ
tournant, et l’induit est entraîné avec une vitesse £ moindre cette
fois que la vitesse a du champ tournant, A la condition que le couple
résistant opposé au mouvement de l’induit ne soit pas trop
considérable. Si le couple des résistances totales est extrêmement
faible la vitesse de rotation de l’induit # est presque égale A a, car
COUBS D’ÉLECTMCITÉ. — T. II. i !>0MNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
les courants engendrés dans l’induit sont fonctions, pour une résUtnuco
donnéo, des forces électromotrices qui cllos-mômcs dépendent
des variations de flux par unité do temps, c’est-A-dire finalement
do la vitesse relative a-£, A uno vitesse a-£ nulle ne correspondrait
aucune forco électromotrico, aucune intensité, partant
aucun couple. Ici la vitesse relativo, dite vitesso de glissement, est
fonction du couplo. Le moteur est dit asynchrone. On voit immédiatement
l’avantage- si séduisant do ce genre do moteur qui fonctionne
sans balais.

Représentons ce qu’est, A un instant quelconque, le champ propre
aux courants polyphasés do période T, que nous supposons portés
par des enroulements placés A l’extérieur du cercle principal

do la figure 681 ; la vitesse
angulaire « , avec laquelle
se déplace le champ créé
par ces courants dans le
sens de la flèche a, a pour
valeur

Le nombre de tours que
l’induit, entraîné dans le
sons de la flèche £ avec la
vitesse angulaire £, donne
par seconde est

C’est le couple c des résistances totales, qui, agissant dans le
sens de la flèche c, empêche l’induit de suivre le champ tournant A
la vitesse a ; c’est ce couple qui fait rétrograder l’induit dans le
sens de la flèche c par rapport au champ inducteur avec la vitesse
a-£.

Les forces électromotrices engendrées dans l’induit sont donc
exactement celles que l’on obtiendrait en faisant tourner cet induit
dans lo sens de la flèche cAla \ilcsse a-£Jdans un champ inducteur
fixe identique au champ SNS’N’…
Fig. 681.
Soit 0 lo temps que l’induit mettrait A tourner, dans t<* mouve2-


ment relatif, d’un anglo égal A —-, nous aurons

et (-> sera précisément la période des forces électromotrices induites,
et par conséquent celle des courants engendrés dans l’induit. Si
l’enroulement induit comporte plusieurs parties identiques, proportionnées
d’après lo pas des inducteurs, distantes entre elles de
fractions de ce pas, nous aurons une véritable génératrice de courants
polyphasés qui donneront naissance A un champ tournant
(§ 269)  : le mouvement de ce champ se produira précisément A
contre de la rotation rolativo avec la vitesse a-£, c’est-A-dire que le
champ propre A l’induit, entraîné dans l’espace d’abord avec la
vitesse $ de l’induit et en outre avec la vitesse a-Jî par rapport A
l’induit, tournera finalement avec la vitesse a, et restera fixe par
rapport au champ inducteur. Ce résultat est d’ailleurs directement
évident commo nous le constaterons un peu plus loin.

272. Dispositions générales des moteurs. — Les enroulelements
inducteurs sont en général établis sur lo type défini au
§ 97 : le plus souvent les génératrices d’aller et de retour sont loHg.
682.DNNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
gées dans des rainures ménagées A la faco interno d’un anneau do
fer feuilleté, ou enfilées dans des trous équivalents, comme l’indique
la figure 682 qui représente un électromoteur triphaso de la
Société Alsacienne de constructions mécaniques de Bclfort.

Quelquefois aussi, avec les courants diphasés notamment, on se
dispense d’entrecroiser les génératrices des deux phases: on dispose
une suite de bobines enroulées alternativement dans un sens et
dans l’autre a et d, sur des appendices radiaux d’un anneau feuilleté,
et l’on intercale entre elles les bobines semblables du second
courant b b' (fig. 683)  ; telle est la disposition adoptée par leCreusot

sur quelques-uns de ses électromoteurs. On peut faire sur ce
système des remarques analogues A celles que provoque la décomposition
en deux parties des faisceaux de génératrices semblables
sur l’induit des alternateurs simples (§ 259). Le champ magnétique
tournant est d’ailleurs avec ce système beaucoup moins régulier
que dans le cas précédent.
Tig. 683.
Quant A l’onroulemont induit, c’est un onsomblo de circuits fermés
sur oux-mêmes, qui no sont pas nécessairement en nombre
égal au nombro des courants producteurs du champ moteur ; il
suffit qu’ils soient ondulés sur lo mémo pas quo ce dernier. C’est
ainsi quo, dans les petits moteurs, l’induit est souvent constitué de
simples barres réunies entro elles par un anneau circulaire A chaque
bout (induits en cage d’écureuil, fig. 68V). Le plus souvent cependant

les enroulements de
l’induit sont faits de parties
distinctes identiques,
décalées entre elles de
fractions égales du pas du
champ inducteur. Sur l’induit
do la figure 683, l’enroulement
comporte des
barres placées dans les

ramures du noyau feuilleté et reliées entre elles do façon A former
deux parties indépendantes, décalées d’un quart de pas,
comme le sont les bobines inductrices. La figure 682 donne le
schéma de l’enroulement d’induit du motour do la Société Alsacienne
: on y distingue sans peine trois parties décalées entre elles
de tiers de pas, qui sont montées en étoile, avec une extrémité
commune 0, et aboutissent d’autre part chacune A une bague. Ces
bagues sont représentées sur la figure 682 par les trois circonférences
extérieures A l’induit. On les relie d’ailleurs entre elles,
comme nous le verrons plus loin (§ 281) , par une étoilo A trois
branches de résistance variable pour les besoins du démarrage.

273. Disposition du champ de réaction d’induit ; expression
des flux et des forces électromotrices. — Raisonnons

2r
sur un moteur du typo de la figure 682 de pas —-, ali.ncnté par

un système de courants A/phases, cinq par exemple, de façon A
pouvoir considérer les champs tournants comme invariables de
forme ; nous supposerons que l’induit comporte un môme nombre
de circuits ondulés fermés sur eux-mêmes.

Les enroulements inducteurs sont disposés comme l’indique la
figure 685, chaque section complète telle quo a d comprenant un
Fig. 631.
Ul
DYNAMOS A COURANTS ALTERNVITES.
nombre mx do spires quo nous considérerons comme superposées
entre elles ; les courants a, b, c…, retardent d’ailleurs successivement

de fractions
de période égales A
Tj dans l’ordre naturel
des lettres. Les
enroulements induits
sont semblables
avec un nombre
m, do spires A
chaque section. Les
génératrices d’aller

et do retour sont logées dans des rainures telles que celles que représente
la figuro 686, les génératrices d’aller dans les rainures
marquées do lettres sans accent et les génératrices de retour dans
les autres.

A un instant quelconque les intensités dans les diverses génératrices
de l’inducteur sont représentées par les ordonnées d’une sinuFig.
685.Fig. 680.Fig. 637.
MOTEURS POIA PHASES DITS A CHAMP TOURNANT. bli

soïde /, mobile dans lo sens de la flècho a avec la vitesse angulaire

22-
NT = Ap- (§ 97) et les courants prennent lo sens qu’indiquent
les ronds noirs et blancs. L’action magnôtisanto suit les variations

des / ordonnées équidistantes comprises dans la domi-onde
de la sinusoïde (§§ 97 et 269) , et en moyenne on peut représenter
les courants magnétisants par les secteurs sinusoïdaux blancs et
noirs de la figure 688 mobiles dans le fer fixe avec la vitesse
2z NT dans le sens de la flèche a.

Le champ tournant que ces courants engendrent présente ses
pôles inducteurs comme l’indique la figure, et lo flux total N, qui

correspond A chacun d’eux (intervalle ~) , peut être considéré

comme proportionnel au courant total porté par chacun des secteurs
noirs ou blancs, et inversement proportionnel A la réluctance
du circuit offert A sa propagation. Lo courant total de chaquo sec2


teur peut s’exprimer par le produit do l’ordonnée moyenne — I, do

la sinusoïde /, (I, désignant lo maximum commun aux / courants
inducteurs) par le nombre f mx des génératrices comprises dans
l’intervalle d’un demi-pas. Quant A la réluctance, elle est fonction
de la perméabilité des fers des anneaux feuilletés fixe et mobile,
de l’épaisseur de l’entrefer, de la forme des rainures, de la section
des anneaux, de leurs diamètres et du pas do l’enroulement

2——.

Nous pourrons donc écrire
Fig. 683.HoDYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
en renfermant dans A tous les facteurs constants y compris le nombre
de phases / et les facteurs d’unités (I en ampères, & en CGS ou
webcrs) , et en nous rappelant que A qui contient la perméabilité
\). varie effectivement avec I, (§ 280).

Les barres de l’induit ne se meuvent pas avec la môme vitesse a
A la suite de ce champ ; elles rétrogradent sur lui avec la vitesse

2r

relative 2T: Ne = •— dans le sens de la flèche 3. Dans ce mouvopvù


ment relatif les génératrices de l’induit coupent l’intensité radhle

du champ inducteur,
et les forces électromotrices
qui s’y engendrent
sont représentées,
en fonction
de leurs positions instantanées
dans le
champ inducteur,
par les ordonnées de
la sinusoïde e% qui

lui est invariablement liée. La moyenne de la force électromotrice
ainsi engendrée dans une génératrice par son déplacement devant
un pôle a pour valeur le quotient du flux effectivement coupé par
(■) 0t »
le temps -^- : ce flux n’est que la fraction — du flux total j&„ car
A y
une partie des lignes de force du champ inducteur se ferment
sans pénétrer l’enroulement induit (1 ). En cas de loi sinusoïdale parfaite,
la valeur maxima de la force électromotrice induite par génératrice
est A cette force moyenne dans le rapport de* A 2, et le
maximum E, de la force électromotricc qui agit au total dans les
2 pmt génératrices de chacun des /enroulements de l’induit a pour
valeur
(0 Ce coelficlenl v, qui dépend de l’importance des fuite) de ilux, correspond au coefliclentd’IlopMnson
des ihnnmo*t\ courant continu {% 195).Fig. 689.MOTEURS POLYPHASES DITS A CHAMP TOURNANT.
En posant

quantité qui n’est autre qu’un coefficient d’induction, et, en désignant
par b la quantité -rr,

le maximum de la force électromotricc engendrée dans chacun
des circuits induits, par le fait de leur infériorité de vitesse sur le
champ des courants inducteurs, s’écrit

et la force électromotricc instantanée correspondante est

C’est cette force qui entretient l’oscillation électrique dans chacun
des circuits induits, avec les différences de phase que déterminent
leurs écarts relatifs, et qui rencontre comme réactions dans

chacun d’eux, outre la force contre-élcctromotrice
d’effet Joute ri„ la résultante des effets de la selfinduction
de chacun et do l’induction mutuelle des
/— i autres circuits voisins. Il est facile de se rendre
compte directement que ces actions se résurfi


ment en une force do la forme £, -4 (§ 98) , vu la

symétrie de circuits, en désignant par £, le coefficient
totaliseur des effets en question. L’intensité ?,
qui s’établit dans chaque circuit induit retarde donc

d’une môme fraction de période £ 0 sur r„ et les

vecteurs E„ b£,\„ r, I, présentent entre eux les dispositions qu’indique
la figure 690, l’angle ? correspondant A la relation.

Les intensités /„ que portent les diverses barres de l’induit, en
fonction de leurs positions instantanées dans le champ tournant
Fig, 690. !Î8 DYNVMOS A COIJRVNI'S ALTERNATIFS.
inducteur sont donc représentées par les ordonnées d’uncsinusoïdc

i, (fig. 689) invariablement liée A ce champ, décalée d’un angle ■£■

sur la sinusoïde e, et en retard sur elle pour le sens £ du déplacement
relatif des génératrices. Les courants magnétisants de l’induit
sont donc disposés, A un instant donné, comme l’indiquent les
ronds noirs et blancs de la figure 691 et ont, A cet instant, les valeurs

que définissent
les ordonnées correspondantes
de la
sinusoïde /,. Les conducteurs,
dont ces
ronds représentent
les sections, se déplacent
dans le sens
de la flèche £ par

2~
rapport au champ inducteur avec la vitesse angulaire—^- ; la réaction
d’induit se retrouve donc identiquement la même A intervalles
de temps égaux A ^, A la façon du champ inducteur d’ailleurs qui

se retrouve rigoureusement identique A lui-même A intervalles de

T
temps égaux A -^ (§ 97).<»>

En moyenne, les courants magnétisants sont représentés par
les secteurs sinusoïdaux blancs et noirs qu’indique la figure 692,
auxquels correspond un champ analogue au premier, invariablement
lié A lui, mobile par conséquent en réalité avec la môme vitesse
a, mais décalé sur lui d’un angle égal A — (~ -f- ? )  : c’est

évidemment la valeur du couple des résistances mécaniques appliqué
A l’arbre qui règle la valeur de cet angle.
(t) La\l(esscangulalrc ^pentélrctiî'sraiblejcllerestcnparllcullersilemoleurlournc
A vide. En réalité l’oscillation lenlc^ du champ induit autour de sa foi me moyenne, laquelle
est mobile dans l’espace a\cc la \ liesse et, se greffe sans accord de phase, puisque
T et 0 n’ont pas entre eux. de rapport simple, sur l’oscillation de courte durée ^ du
champ inducteur autoiirde sa forme mojenne.H g. 691.
MOTEURS P01A PHASES DITS A CHAMP TOURNANT.
« y
C’est ce second champ qui résume tout le flux de l’induit : c’est
lui dont le mouvement A la vitesse $ au travers de chaque enroulement

d’induit y engendre la force électromotrice totale d’induc ».
♦
tion que nous avons désignée par Z, —sj. Le flux Dt>, qu’il contient

dans chaque intervalle — peut s’écrire, de môme que pour le premier
champ,

caria réluctance des circuits magnétiques offerts A l’établissement
des flux est la même A bien peu près, et nous uvons supposé le
nombre de phases/le même A l’induit qu’A riml »cteur.

Ici chaque génératrice dans le temps —* "or^e tout le flux 3t »t%

et le maximum do la force électromotricc coi espondante est pour
les 2 pm, génératrices de chaque enroulement

c’cst« A-dirc que le coefficient JC, n’est autre que ;; ;; », 'A 10*\

Le champ de réaction d’induit se combine eu réalité avec le
champ inducteur, et c’est lo mouvement de l’induit dans le champ
résultant qui donne lieu directement A l’intensité /,. La résultante
/•, I, des deux vecteurs E, et b £, l, (fig. 000) peut donc être
considérer comme la force électromotricc engendrée directement
Fig. 6U2.00 DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
par le déplacement de chacun des circuits do l’induit dans le
champ résultant. En appelant % le flux utile de ce champ, c’est-Adire
lo flux que chacune des 2 pm, génératrices coupe dans son
trajet devant un pôle du champ résultant, on aurait

On voit ainsi, en rapprochant de cette expression les deux relations

que les trois vecteurs de lafigure 690 peuvent représenter A l’échoHo

convenable les trois flux —-, X, et 3ô et que entre ces flux on a les
relations :

Ces trois flux sont ceux qui respectivement traversent une section
de l’enroulement induit, quand le centre de cette dernière se trouve

exactement en coïncidence avec
l’axe du champ inducteur, ou avec
l’axe du champ induit, ou dans la
position du maximum de flux dons
le champ résultant. Les vecteurs
qui représentent ces trois flux sont
disposés comme l’indique la figure

693, normaux respectivement aux directions des forces électromotrices
b ;) ii 1,, bzt I„ ;•, I, qui leur correspondent, la forco électromotrice
engendrée dans une spire étant nulle lorsque le flux qui
traverse la spire est maximum.

On remarquera incidemment que la position maximum du flux
pour les spires d’une section dans le champ résultant ne correspond
pas rigoureusement A la position de coïncidence du centre de
la section avec l’axe du champ résultant, si tant est que ce champ
ait un axe. Pour qu’il en fut ainsi, il faudrait qu’il n’y eût pas de
fuites de flux (v = 1). H faudrait que les deux enroulements
fussent sur le même cylindre, ce qui est impossible. Mais ce qui
est toujours vrai, tant du moins qu’on n’introduit dans les cirF.g.
691.MOTEURS POLYPHASES DITS A CHAMP TOURNANT. 61
cuits induits aucun élément étranger de réactance, c’est que les
axes du champ induit retardent (dans le sens de la vitesse relative
$} d’un quart de pas sur les positions qu’occupent les centres
des bobines lorsqu’elles reçoivent du champ résultant leur flux
maximum X. On rapprochera ces résultats de ceux qu’a donnés
la composition des champs d’une dynamo A courant continu ; le
cas présent ne diffèro de ce dernier que par la gradation de la
densité d’intensité aux divers points de la gaine de cuivre (§ 178).

On remarquera air la figure 693, l’effet direct des fuites de flux ;
nous ajouterons que la présence des forces magnétomotriecs de
l’induit qui agissent contre le flux inducteur augmente nécessairement
la fraction de ce flux qui se détourne de l’induit, et il faut
compter, comme pour les dynamos A courant continu, sur un accroissement
du coefficient v avec l’intensité I,.

274. Force contre-éleotromotrice de transformation. —
Passons maintenant A l’étude des courants dans les circuits inducteurs.
Les forces électromotrices polyphasées qu’on y applique y
trouvent les réactions d’effet Joule et les réactions d’induction auxquelles
donne naissance le déplacement des deux champs tournants
i et 2. Nous désignerons par V le maximum des différences de potentiel
sinusoïdales, décalées de fractions égales de période, qu’on
entretient aux bornes des /enroulements inducteurs et par ;*, la résistance
dechacun d’eux : l’intensité I, dans chacun d’eux se décale
sur V de la quantité qu’imposent les réactions S, et E, dues respectivement
au mouvement des champs inducteur et induit. S, est le
maximum de la force électromotricc qui résume les effets de selfinduction
de chacun les circuits sur lui-même et les effets de mutuelle
induction des /— 1 autres circuits inducteurs enchevêtrés
avec lui ; c’est le flux total du champ inducteur &x qui agit ici sur

T
chaque génératrice dans lo temps -r- pour définir la valeur moyenne

de cette force, et la valeur du maximum S, n’est autre, pour les
2y>; ;) ( génératrices du même enroulement, que

en désignant par a la caractéristique de la fréquence du courant
inducteur -y. Cette force s’écrit S, = « £, I,
02DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
si l’on désigne par £, le coefficient
totaliseur

Si nous représentons la forco contreélectromotrico
d’eftet Joule par le
vecteur ;•, I, tournant h la vitesse

2-~,

nous porterons a £, I, en avance

de ~ sur ;•, I, pour représenter la

réaction de selfinduction £, -rj(fig.
69V). A la suite du champ inducteur,

et en retard sur lui do — (« £• -f- ?) « uent le champ induit
qui balaye chaque génératrice : mais c’est ici le flux réduit
— qui seul atteint les génératrices, et la force conlrc-électromotrice,

que le passage de ce champ induit dans les 2/ ; ; ;;, génératrices
de l’enroulement considéré, a pour valeur maxima, toujours
dans l’hypothèse des variations sinusoïdales,

Cette force est représentée par le vecteur BC sur la figure 094. C’est h\
la force contrc-êlectromotrice qui, avec a £, I, et ;*, !,, fait équilibre
A V, en sorte que le vecteur 0 C représente précisément le maximum
de cette différence de potentiel. Lu résultante de rt£,I, et de a ï) \l I„
c’cst-A-dire AC, représentée force contrc-électromotrice engendréo
par le champ résultant dans son mouvement au travers de chacun
des circuits primaires. Elle fuit avec AB un angle 9' plus petit que ?,
par la raison que le flux &( agit intégralement, tandis que le flux
s) t, n’agit qu’en partie, ce qui a pour effet de rapprocher des axes
M, du champ inducteur (fig. 695) les points M’d’intensité radiale
maxima sur la circonférence moyenne extérieure oiî sont établis
les enroulements inducteurs. Le point C sur la figure 60V tombe
Fig. 69 î.MOTEURS POIA PHASES DITS A CHAMP TOURNANT. 03
donc nécessairement en
dcçA du pied V de la perpendiculaire
abaissée de A
sur B C (autrement dit .) lt
< l/ëTET § 92).

En appelant * l’angle
GAT qui mesure la différence
entre 9 et 9', ou
l’augmentation d’écart entre

la force contre-éleclromolricc
de transformation AC et l’intensité
I,, augmentation due aux fuites
du flux, la figure 69V donne pour
valeur de V, en fonction de OA,
de AC et de 9' :

ou, pour le cas on l’on voudrait négliger l’effet des pertes de flux
(t = 0.

en appelant 9, l’angle (AOB sur la figure 69V) défini par la relation


Quant A la valeur de l’angle de décalage •> de l’intensité I, sur la
force électromotricc appliquée aux bornes V, elle se lit immédiatement
sur la figure 69V t

Dans le cas où l’on admettrait que s fut égal A zéro, cette expression
deviendrait
lig 695.Flg. 696.01 DYNAMOS A COURANTS ALTENATIFS.
NOTA. — Les diagrammes que nous venons de construire, ne
tiennent pas compte des pertes par hystérésis et courants parasites.
On verra plus loin, A propos des transformateurs (§ 287) , par
quels vecteurs on peut représenter les forces électromotriecs qui
correspondent A ces pertes.

276. Puissance fournie au moteur ; répartition de cette
puissance : pertes diverses, couple moteur. — Considérons
le moteur alimenté sous potentiel V, en fonction sur des résistances
mécaniques extérieures déterminées, dont le couple est C. La puissance
que reçoivent ses /circuits inducteurs a pour expression

Examinons ce que devient cette puissance.
L’effet Joule primaire absorbe d’abord la part

Le mouvement du champ total A la vitesse NT dans le fer feuilleté
de l’inducteur y produit des variations d’aimantation et y engendre
des courants parasites : nous désignerons la puissance perdue
de ce fait par le symbole (HP) |. 11 nous restera A compter, dans le
même ordre d’idées, la puissance perdue par hystérésis et par courants
parasites dans le for de l’induit (H P) 4 ; dans ce dernier, le déplacement
relatif ne se fait qu’en vertu de la vitesse de glissement,
A raison de N© tours par seconde, et les pertes (Il P) * sont relativement
très faibles.

C’est en vertu du même mouvement rétrograde que se produisent
les courants induits d’intousité maxima !„ dans les / circuits
de l’induit ; la part de puissance qu’ils absorbent est représentée par

La puissance qui passe sur l’arbre de l’induit, s’emploie A vaincre
A la vitesse N les résistances de frottement de l’arbre sur ses
MOTEURS POLYPHASES DITS A CHAMP TOURNANT. Gîi
coussinets, dont le couple est Cf, et enfin les résistances mécaniques
extérieures dont le couple est C. C’est ce couple résistant C= C -f- C/
qui équilibre le couple moteur appliqué A l’induit, c’est-A-dirc le
couple des efforts d’attraction entre les deux champs inducteur et
induit, ou encore le couple moyen des efforts électromagnétiques
entre les courants I, et les courants induits I,. La puissance mécanique
ainsi produite a donc pour valeur :

Mais c’est ce même couple C qui empêche l’induit de suivre le
champ inducteur A la vitesse 2z NT, c’est lui qui le fait rétrograder
A la vitesse 2n Ne sur les pôles inducteurs ; c’est donc ce couple

qu’il faudrait appliquer A un induit
identique, fermé en court circuit sur
lui-même, pour le mouvoir en génératrice
par rapport A des inducteurs
qui seraient fixes et qui donneraient
un champ identique au champ inducteur.

La puissance qu’on lui communiquerait alors, soit 2^ C’Ne, se
retrouverait intégralement sous formo de chaleur dans ses conducteurs
et dans ses masses de fer lamellécs ; on a donc, pour totaliser
les pertes par hystérésis, courants parasites et effet Joule
direct dans l’induit, la relation

La répartition de la puissance fournie au moteur est donc finalement
représentée par l’équation.

le couple C comprenant le couplo des frottements do l’arbre de
l’induit sur ses coussinets en plus du couple utile C.
Nous pouvons écrire ceci

en remarquant que
tous DÏLtcrntciTé. — T. n. 5Fig. 697.00 DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
Le rendement mécanique du moteur serait mesuré par le rapport
de la puissance 2r. C’N A la puissance totale W. Dans ce rendement
l’inducteur aurait sa part, soit la puissance 2T: C’NT rapportée
A la puissance totale, et l’induit son rendement propre soit le
rapport do 2T ; C’N A 2- C’NT, ou encore le rapport de N A NT. La
part de puissance que l’induit proprement dit prélève sous forme
de chaleur sur la puissance qu’il reçoit se mesure donc par le rapport
de Ne A NT ou de b A a puisqu’on a

Ceci nous montre immédiatement qu’il importe déjà, pour obtenir
du moteur un rendement convenable, quo la vitesse de glissement
2r. Ne ne soit qu’une faible fraction de la vitesse de rotation
•2K NT du champ tournant : on se tient dans la pratique A des valeurs
comprises entre V et 12 % de la vitesse du champ soit

Il est d’ailleurs facile de trouver sur le diagramme des vecteurs des '
forces électromotrices (fig. 69V) la représentation, A un facteur constant
près, des diverses parts de la puissance. La puissance absorbée

par effet Joule dans les inducteurs/-~~ est représentée par exemple,
au facteur—^— près, par l’aire du triangle OAB qui a pour va1


leur —. r, I,.rt £, I,.

La puissance restante, déduction faite de ces pertes, a pour valeur/
' ' sin BAC (fig. 698 et 699) („ ; ce produit n’est autre, au

môme facteur —~- près, que la surface du triangle ABC, dont
(1) L’angle UÀC n’est plus rigoureusement égal A l’angle 9 défini précédemment, car
itt le segment DO représente la résultante de la force conlrc-électromotrtcc de trans*
formation a 011 I, et de la force contre-élcclromolrtce représentative des effets de l’h) S.
térésis et des courants parasites, lesquels ont leur flux analogue au llux dX » des courants
secondaires U>MOTEURS POLYPHASES DITS A CHAMP TOURNANT.G7
la hauteur CD est égale A AC sin BAC et dont la base AB est a £, I,.
L’aire du quadrilatère AOBC correspond donc A la puissance

totale fournie au moteur / ~ cos ty. Sur l’aire ABC il faut retrancher

la portion qui correspond aux pertes par hystérésis et par courants
parasites (IIP) , dans les parties fixes du moteur. Nous ne pouvons
qu’apprécier ces pertes et retrancher, en vue de les représenter,
une quantité Cg sur la hauteur DC du triangle (fig. 698 et 699)  ;
c’est l’aire B« AC qui

leur correspondrait,
et l’aire du triangle
\\\g représenterait
alors la puissance
totale transmise A
l’induit mobile soit
2 r. C NT. Mais il faut
encore prélever sur
cette aire la fraction

— qui se transforme

en chaleur par effet

Joule, hystérésis et courants parasites j, -f- (H P) ,. Il nous suffit
pour cela de construire le point ; tel que Dy soit A Dg dans le rapport

do b A a i or, b n’est autre quo /g ?, au facteur constant —

 ;**

près, et, si nous appelons 9, la limite du décalage 9 qui se trouve
atteinte nu démarrage lorsque 0 devient égal A T, Ne A NT avec N
= 0 et b — a, soit

nous obtiendrons le point j en menant par g une parallèle A AC,
(qui fait l’angle 9, avec A B) et par le point où cette parallèle rencontre
AB une droite faisant l’angle 9 avec AB. Lo triangle AB/

représentera alors, au facteur-^- près, la puissance 2K C’N9 ou y, -f(HP) ,

qui correspond A ces pertes. Il restera enfin l’aire \jBg pour
représenter la puissance 2r C’N qui, aux pertes près par frotteFlg.
698.Fig. 699.
ment sur les coussinets, est l’effet mécanique utile de la réceptrice.
La figure montre que, pour obtenir un bon rendement, il faut que

les angles 9, et 9 » soient voisins de ~ et que 9 au contraire ait une

valeur moyenne plus ou moins voisine de y- ; ceci conduit A don(■

ner aux rapports ~ —*• et ~ —^ des valeurs considérables et A ra2-
£.
mener -£ —f- au voisiuage de l’unité, en n’admettant que des vitesses
de glissement 2 r. Ne faibles par rapport A la vitesse du champ
tournant. La première condition conduit A calculer largement les
circuits magnétiques et A donner A la gaine de cuivre de l’inducteur
et de l’induit les plus fortes sections possibles ; mais il ne faut
pas oublier que les pertes dans le fer croissent avec le volume des
circuits magnétiques.

276. Fonctionnement du moteur ; caractéristiques
mécaniques. — Proposons-nous do déterminer les éléments du
régime que prend un moteur donné, alimenté dans des conditions
déterminées, sur une résistance mécanique également définie. Si
l’on veut procéder par le calcul, on englobera dans une première '
approximation les pertes par courants parasites et par hystérésis
avec la puissance mécanique sous un môme symbole : on appellera
c, par exemple, le couple défini par la condition quo 2 r. c Nt
représente la puissance totale diminuée seulement de l’effet Joule

dans l’inducteur, et en prenant la fraction -^- de cette puissance
pour représenter les pertes dans l’induit, on écrira

Cela revient A raisonner comme s’il n’y avait pas de pertes par
hystérésis ni courants parasites. D’autre part, Ne est relié aux éléments
des courants inducteurs par les relations
MOTEURS POLYPHASES DITS A CHAMP TOURNANT. 09
qui se lit immédiatement sur la figure 690, soit en négligeant les
fuites de flux,

D’ailleurs, entre I, et la différence de potentiel V appliqué aux
bornes, la figure 69V fournit la relation déjA établie,

et le décalage ty qui s’établit entre I, et V répond A l’équation, pour
le même cas,

Ces cinq équations entre les sept quantités c, Ne, 9, 1, lt, V, <J> qui y
entrent en dehors des données/, / ;, rx, ru £„ ii2, OU du moteur et
T du courant, en laissent deux arbitraires qui peuvent être par
exemple le potentiel Y et le couple c. Sous potentiel constant, ce
qui est le cas le plus fréquent, ces équations définissent la valeur de
la vitesse 2K N ou 2K (NT — Ne)  que prend l’induit pour chaque valeur
de c et permettent par conséquent do construire la caractéristique
en c et N de la machine ; on peut encore construire les courbes
représentatives des valeurs des divers éléments tels que c, I„ I„clc.
en fonction de N©ou, ce qui revient nu môme, en fonction du décalage
9, les vitesses angulaires de glissement n’étant autres que les
tangentes de l’arc 9, au facteur p près. On obtient par exemple
pour voleur du couple c en fonction de 9 l’expression

Les calculs, qui n’offrent aucune difficulté, sont un peu longs, et
il est bien préférable do déduire les caractères essentiels de ce
genre de moteur de l’étude directe du diagramme des vecteurs,
ainsi que nous allons le faire.

Reportons-nous donc A la fiiutrc 698, et prenons pour variable
indépendante le décalage 9, en nous rappelant que du choix de cette
quantité dépendent immédiatement l’écart entre les champs inducteur
et induit ainsi que les valeurs complémentaire ? de la vitesse

de glissement et de la vitesse absolue do l’induit. Remarquons d’abord
que 9 peut varier A partir d’une limite positive très voisine de
zéro qui correspond au cas do la marche A vide : le couple extérieur
C étant nul alors, les courants induits n’ont qu’A fournir un
couple égal au couple C = C, des résistances de frottement, et la
vitesse de glissement est très faible, l’induit suivant presque le
champ moteur A la vitesse NT ; la période des courants induits est

2r
alors très longue, la quantité b = ~ presque nulle et avec elle
b £,
tg ^ qui n’est autre que -, Si le couple croit, 9 augmente d’abord

nécessairement, N diminue. Quand 9 augmente, le couplo passe par

un maximum et rcdécrolt ; toutefois 911c peut dépasser la valeur 9*

2r £ .
définie par l’équation tg%i = ~£- -p qui correspond au cas où l’in1

/',

duit reste immobile, la vitesse relative 2K NO devenant alors égale

A la vitesse du champ 2K NT.

Donnons donc A 9 une valeur quelconque comprise entre 0 et

9*. La forme du diagramme est alors complètement déterminée,

si du moins nous admettons une valeur convenable pour 9' qui

dépend du coefficient de perle de flux v. Mais laissons de côté la

dill’érence s entre 9' et 9, et construisons le diagramme A une

échelle quelconque (fig. 700). Il nous restera A déterminer cette

échelle par la condition que la résultante Ol 1 ait la valeur \oulue,
Fig. 700.Fig. TOI.
MOTEURS POLYPHASES DITS A CHAMP TOURNANT.
71
ou bien nous amplifierons la figure jusqu’A donner A Or la valeur
Oy du rayon de la circonférence V. La surface du triangle « £y

(fig. 701) représentera alors, au facteur -^ près, la puissance toc’X'
rii
taie 2K C N fournie A la machine en plus de l’effet Joule / ' ' .
m
Nous aurons donc, en désignant par S la surface atfy » la relation

Il suffit de porter en ordonnées des valeurs proportionnelles aux
surfaces S en correspondance d’abscisses proportionnelles A l’angle
9 pour obtenir une caractéristique du moteur ; cette courbe représente
d’ailleurs indifféremment aux échelles convenables le
couple c et la puissance 2K c N-, puisque NT no varie pas (fig.
702). Pour avoir la

puissance totale
fournie nu moteur,
on ajoutera aux
surfaces S les aires
des triangles OatV,
on obtient ainsi
une courbe dont
les ordonnées, au
f
facteur —'—- près
a£x l

représentent W.
Pour obtenir la
puissance 2K C N,
qui est la puissance
utile abstraction
faite des perles

par les hystérésis, on répétera la construction simple du pointy
pour chaque valeur de 9, et l’on retranchera des surfaces totales
les triangles * £ j. Les rendements sont donnés par les rapports
Fig. 702.
des ordonnées w aux ordonnées \V (fig. 702) ou encore par les rapports
des segments,/ y aux segments w y (fig. 701).

Les courbes de la figure 702 mettent en évidence les propriétés
fondamentales du moteur. Elles équivalent d’ailleurs A des caractéristiques
en fonction de l’allure N, car, entre le décalage des
champs 9 et l’allure N de l’induit, il existe la relation

A l’abscisse 9 = 0 correspond l’allure maxima N == NT et A l’abscisse
9 = 9J, l’arrêt, soit N = 0. On pourrait donc sans peine
construire les transformées do ces courbes avec les abscisses N. On

obtient par exemple pour courbe des couples c, en fonction des

nombres de tours N, la courbe que donne la figure 703.

Avec les valeurs adoptées sur le diagramme 701 pour les angles

9, et 9^ (environ 83° ce qui correspond a des valeurs voisines de 9

2- £ 2r S, \
pour leurs tangentes ou pour les rapports -~ -7- et -~ -~ 1, le

sommet de la caractéristique se trouve assez près du point d’abscisse
çj sur la courbe de la figure 702 ; dans ces conditions lo moteur
donnerait nu démarrage A peu près l’effort maximum dont il soit
capable sous le potentiel V

L’abscisse du sommet de la courbe des couples (courbe (2K NT)  C
sur la figure 702) est d’ailleurs donnée par l’équation
Fig. 703.
ainsi qu’il est facile de s’en assurer en annulant la dérivée de l’expression
de c donnée A la page 09. Le sommet de cette caractéristique
se trouve donc dans la partie utile de la courbe ou en dehors,
selon que la tangente de l’angle 92 est plus grande ou plus petite
que 1/ 1 -f- tg*~^[. Avec une valeur plus grande, c’est-A-dire avec
la condition

qui suppose plus de cuivre sur l’induit que sur l’inducteur, le
sommet de la courbe des couples passe A droito de l’origine qui
correspond A 9 = 9, (soit N = 0) , et le couple au démarrage ciX du
moteur peut devenir très faible. Le moteur ne démarre que sur
résistances inférieures A ctX bien qu’il devienne en vitesse capable
d’un couple plus grand cm. Dans ce cas, dès que l’induit s’est mis
en marche, avec une accélération naturellement telle que les forces

d’inertie correspondantes
fassent équilibre A
la différence du couple
c,, et du couple résistant,
0 augmente, 9 diminue,
le couple croit et
en général avec lui l’accélération
(en supposant
le couple résistant constant

par exemple)  ; l’allure croit, atteint et dépasse l’abscisse du
sommet cm, et l’équilibre s’établit pour le point de la branche descendante
de la caractéristique qui correspond A l’égalité des couples
moteur et résistant. L’allure N et le décalage 9 ont alors certaines
valeurs. Si l’on vient après coup augmenter la charge, le
moteur continue A fonctionner A une vitesse moindre et avec un
décalage de champs plus considérable, le point d’équilibre s’élevant
peu A peu vers c\„ : si le couple résistant dépassait cm, il y aurait
décrochage et arrêt.

La seule branche descendante de la courbe du couple, entre 9 =
arc tg \/ i -f- tg 1 9, et 9 = 0, correspond aux régions stables, et il
importe que le moteur soit calculé, en vue du travail qu’il a A acFlg.
704
complir, de façon que l’allure d’équilibre corresponde A un point
voisin du maximum do rendement (A sur la courbe de la figure
702, A'sur la caractéristique de la figure 703).

La position du point A' sur la courbe de la figure 703 montre
que l’allure de régime peut différer d’un dixième environ de l’allure
du champ inducteur, comme nous l’avons dit au § 273. Mais
l’allure de régime peut en réalité s’écarter d’une quantité encore
assez considérable de l’allure du maximum do rendement sans
cesser de correspondre A une valeur acceptable du rendement, car
la courbe du rendement reste voisine de l’horizontale de son sommet
dans une région assez étendue. H convient d’ailleurs que le régime
normal, tout en demeurant voisin du régime de rendement
maximum, corresponde A un point de la courbe situé entre A et le
sommet de la courbe des couples (fig. 702) et non entre A et 0 ; dans
ce dernier cas, en effet, le moteur travaillerait sur un couple résistant
plus faible que celui qu’il peut aussi avantageusement fournir,
ou, pour mieux dire, le moteur calculé pour travailler sur un certain
couple serait de plus grandes dimensions dans le second cas
i/ie dans le premier. De toutes façons, il importe que le rendement
au régime normal soit de bonne valeur ; cette condition exige

2- £ 2— S.
que l’on donne aux rapports-^—- et -£■ — des valeurs assez considérables.

Avec les valeurs admises pour 9, et 93 dans la construction
des figures 700 et 701 {tg 9, et tg 9, égales A 9, avons-nous dit) ,
le rendement maximum atteint, d’après la courbe 702, environ 0,78.
C’est trop peu, vu la réduction que les pertes négligées dans les
constructions présentes font subir au rendement. Avec des valeurs
respectives de V0 et de G0 pour tg 9, et pour tg 9,, on trouverait
un rendement fictif de 0,0V (l). En pratique, on obtient des rende(1) 
Il est facile de tirer des équations données plus liant les expressions des puissances
w cl W et par suite celle du rendement /.. On trouve ainsi
ments de 65 A 80 % avec les petits moteurs et de 80 A 95 % avec
les moteurs de grandes dimensions.

On remarquera en outre que, dans la région des bons rendements,
la caractéristique en c et N de la figure 703 offre précisément
une pente accentuée ; ce sont 1A des conditions excellentes
pour la stabilité du régime (§ 220, t. I).

277. Démarrage. — Mais les courbes de la figure 702 mettent
en évidence un inconvénient grave de ce genre de moteur, c’est la
disproportion de la puissance \Vd qu’ils absorbent au démarrage
avec la puissance W qui correspond A leur régime normal. Avec de
petits moteurs, l’inconvénient n’a pas de conséquences autrement
fAcheuscs qu’un accroissement momentané de la puissance absorbée.
Mais avec des moteurs de puissance importante par rapport A la
puissance de la génératrice ou du transformateur qui les alimente,
l’A-coup qui se produit A la mise en marche peut déterminer un
abaissement assez grand de la différence de potentiel pour que le
moteur refuse de démarrer en charge. Les ordonnées A l’origine
zj des courbes c et W de la figure 702 cessent alors de représenter
le couple et la puissance effectives, puisque la différence de potentiel
a baissé ; il y a en même temps réduction et du couple c, et de
la puissance Wlt, et, si l’on ne vient pas réduire la charge ou modifier
quelque chose dans les circuits du moteur, il s’établit, dans
les deux enroulements, des courants I, et I, d’intensités considérables,
dangereuses pour la conservation des isolants. Le moteur avec
son induit fixe constitue alors un transformateur proprement dit,
dont le secondaire, fermé sur lui-môme et de résistance extrême »
ment faible, débite une intensité énorme.

Que faut-il faire alors pour relever lo potentiel en agissant uniquement
sur le moteur ? C’est M. Maurice Leblanc qui en a indiqué
le moyen dès 189V : il suffit d’introduire des résistances dans les
enroulements do l’induit pourdiminuer la quantité 9*, qui n’est auIre

que arc tg ~ --' et ramener ainsi (fig. 702) dans une région
f VtLa \oleur maxima du rendement se produit pour la \aleur de ç qui répond à l’équation
de moindre puissance totale l’ordonnée d’abscisse 9, qui définit
l’origine des parties utiles des courbes de puissance. On ne modifie
ainsi en rien les courbes W et (2K NT)  C qui ne dépendent que
des données de l’inducteur. L’augmentation de r% au dénomina2-
£
teur du rapport '* t’ produit d’ailleurs un effet analogue A celui

de la rotation de l’induit qui, changeant T en 0, augmente le
dénominateur du même rapport ; la seule courbe w se trouve
modifiée, et le point cA se déplace sur la courbe des puissances
(2K NT)  C dans une région où cette courbe ne baisse pas beaucoup,
où môme elle peut s’élever tout d’abord (dans le cas où le
sommet serait A droite de l’origine primitive, fig. 70V) , tandis que
le point Wd se déplace sur la courbe des W dans la région où
la pente de cette dernière est considérable. On réduit en fait
le décalage des deux champs inducteur et induit, décalage qui
i - _i_ 
d’axes en axes semblables est égal A — (fig. 693) et qui -MI démarrage
serait trop voisin de l’opposition : on met en un mot les
deux champs en position d’agir plus efficacement l’un sur l’autre,
comme on ferait d’aimants presque opposés qu’on amènerait en
croix, et on laisse subsister un flux résultant qui s’oppose A l’établissement
dans le primaire d’une intensité considérable. On se
rend ainsi parfaitement compte qu’en introduisant des résistances
dans l’induit, on puisse obtenir lo démarrage en charge d’un moteur
qui, avec ses enroulements calculés en vue d’un bon rendement
en vitesse, refusait de se mettre en marche malgré l’absorption
d’une puissance énorme.
0
278. Valeurs desintensités etdes flux. — Nous ne noussommespas
encore préoccupés de suivre les variations desintcnsitésl, et
I, du courant dans l’inducteur et dans l’induit ; étudions-les maintenant.
Leurs expressions se déduisent sans peine des équations
du $ 276(l) , mais on en peut construire immédiatement les courbes
(I) Onlrouteen effet les cxpiessionssuivantesOn rcmnrquci a que l’intensité L peut élre tonsideréecommcla résultante géométrique
représentatives A l’aide du diagramme 701. Le segment %$ repré2r


sente en effet l, au facteur a £, = -^- p »i, 2 A près, et le segment
2K
£y mesure I, au facteur près a .111 = -nr p »i, ni3 A. En portant

en ordonnées les longueurs de ces segments aux abscisses 9, on
obtient des courbes telles que celles de la figure 705. Ces courbes

montrent la rapidité
avec laquelle croissent
les intensités primaire
et secondaire
aux grandes valeurs
de 9, et l’on comprend
le danger que
courent les isolants
si. dans un démarrage
hésitant, on
laisse le décalage se
tenir longtemps A
une trop grande valeur.


A vide, c’cst-A-dire lorsque 9 est très petit avec t) très grand et
l’allure très voisine de NT, l’intensité \2 est très petite et l’intensité
1, a A peu près la valeur qu’elle aurait dans l’enroulement inducteur
si l’enroulement induit était supprimé. Il s’établit alors un
certain flux 3H>mM dont la valeur 3î>, = A mx 1,, soit A peu près
V
A MI, ~ cos 9,, ne peut être dépassée dans aucune autre circonstance
vx

de fonctionnement du moteur alimenté sous le potentiel V ; le courant
1, n’a d’autre ell’et alors, en dehors des pertes, que d’entretenir
de deux intensité* L cl I, qui auraient respectivement pour taleurCes composantes du courant L sont représentées sur la ligure 701, à des laJiurs confiants
près faciles à écrire, par les segments »y et Y ?- La première s’appelle li composante
de magnétliation, la seconde la composante de travail.Fig. 705.
le champ tournant, le décalage entre I, et V est considérable et la
puissance dépensée correspond aux seules pertes d’effet Joule et
d’hystérésis.

Dès qu’on met le moteur en charge, l’intensité I, croissant, réagit
contre le flux inducteur ; mais le décalage des champs d’axes

en axes semblables est encore voisin de ~, ç étant d’abord très

2 ;;' Y

faible, et la réaction d’induit consiste principalement en une réaction
transversale pour ainsi dire, comme il arrive dans une dynamo
A courant continu dont les balais sont calés à peu de distance des
plans de symétrie intcrpolaires. Le flux total du champ résultant,
tout en diminuant, conserve donc une valeur assez voisine de la
valeur primitive, bien que les intensités I, et 1, croissent toute »
deux et avec elles le flux de chacun des champs inducteur et induit.
Les choses continuent de la sorte tant que le couple des
résistances mécaniques s’élève, jusqu’A ce qu’il dépasse la valeur
maxima que le moteur est capable de vaincre : alors les deux
champs s’écartent de plus en plus jusqu’A ce que l’arrêt se produise.
Avec un induit sans résistance, le décalage entre axes semblables
des deux champs ~—- serait alors voisin de — et les in/ ;
p
tensités I, et I, considérables annuleraient leurs effets magnétiques.
Mais ces limites ne sauraient être atteintes, et les seules
parties des courbes qui nous intéressent sont celles qui sont comprises
entre 9 = 0 et 9 = 9,.

La faiblesse des variations du flux résultant X dans ces régions
peut so lire sur la formule qui se tire des équations des §§ 273 et 270.

Ce flux X est lié au flux ùX,x par la relation (fig. 093) 

et, si l’on remplaco X, par sa valeur A mx I,, on obtient pour
expression du flux Oh

C’est-à-dire que les variations de ce flux, qui est proportionnel au
produit I, cos 9, sont représentées sur la figure 701 par celles du
vecteur a y. Eu portant en ordonnées les longueurs de ce vec-

tour pour les diverses valeurs de 9, on obtient la courbe de la
figure 700.
Ce résultat capital de la constance approximathe du flux dans

la région utile de la
courbe 70G est la justification
de toute
cette théorie, qui est
basée sur l’hypothèse
de la constance des

coefficients A fonctions des perméabilités du fer.

On en tire encore la conclusion que les pertes par hystérésis et
courants parasites dans le fer de l’inducteur, seules importantes,
sont constantes.

279. Influence des fuites de flux ; épure de M. Blondel.
— Pour simplifier cette première étude, nous avons laissé de
côté l’effet des fuites de flux. Il importe de nous rendre compte
maintenant des changements qu’apporterait aux résultats acquis
l’introduction de ce facteur. Or, à chaquo valeur de 9, notre variable
indépendante dans l’établissement des courbes qui précèdent,
correspond une valeur de t ou différence entre 9 et 9' (fig. 702
et 090) qu’il est facile d’exprimer en fonction de 9. La figure 096
donne en effet immédiatement

On a donc, en remplaçant yit par sa valeur dans la première
équation,

c’est-à-dire, en divisant par cos 9, et chassant ^,,

C’est-A-dire que la tangente de l’angle t peut être considérée
comme proportionnelle A celle de l’angle 9, tant du moins que le
coefficient moyen d’IIopkinson v peut être tenu pour constant.
Fi* 706.80
DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.

En désignant par s le coefficient 1 7, que nous appellerons,

avec M. Blonde) , coefficient de dispersion (l) ,
on a

En nous reportant donc A la figure 698, nous voyons que le
point C divise la droite RI 1 en deux segments qui sont entre eux
dans le rapport de i-s A 7

Rien n’est donc plus simple, si 5 est constant, que de déterminer
pour chaque valeur de 9 la position du point C et de construire,

comme nous l’avons fait précédemment,
les courbes représentatives des aires
des triangles, amplifiés sur vecteur Oy'
constant égal A Y (y correspondant au
point C). En donnant A 7 une valeur de ]/io
par exemple, voisine des valeurs que l’expérience
indique, et en adoptant pour 9,
et 92 les mômes valeurs que sur le diagramme
701, on obtient pour les puissances
et les couples en fonction de 9, variable

2- £
toujours égale A arc tg-£- -^, les courbes qu’indique la figure 708.

On peut remarquer que la courbe des 2 K NT c de la nouvelle
figure n’est pas loin d’avoir ses ordonnées proportionnelles A
celles de la même courbe sur la figure 702, car les aires des
triangles ARC et ART (fig. 707) sont entre elles dans le rapport
des hauteurs CD et TA c’est-A-dirc dans le rapport de 1-j A 1 ;
toutefois ce rapport ne se conserve pas entre les triangles amplifiés
 »,V et « 3y, parce que l’amplification est faite par égalisait) 
Dans tes diverses notes qu’il a publiées dès 1895 sur la théorie des moteurs pcljphases,
M. Dlondel distinguo deux valeurs vi cl v, du coefficient mojen v, qui correspondent
aux pertes de lliu 1° de (inducteur à Iinduit cl 2° de Iinduit a 1 inducteur ;
le coefficient designé par « devient alors 1 — —, ain« i qu’il est faille de s’en assurer.Fig 707.MOTEURS POLYPHASES DITS A CHAMP TOURNANT. 81
tion A V des vecteurs Oy'dans un cas et Oy dans l’autre. La fraction,
par laquelle il faudrait multiplier les ordonnées de la courbe

des couples do la figure 702 pour obtenir celles de la courbe corOF
2
respondante de la figure 708, est donc (1 — a) -rr^, la fraction
or
variable 7^- ne différant d’ailleurs jamais beaucoup de l’unité.
OC

On obtiendrait de môme tes courbes représentatives des intensités
I, et Ij d’une part, et du flux résultant éft’ d’autre part en
portant en ordonnées les longueurs des vecteurs a$ et py' et celles
du segment ay\ Les courbes présentent des formes analogues A
celles des figures 705 et 700, et cette dernière fournit encore
pour le flux du champ résultant des valeurs assez peu différentes
les unes des autres dans toute la région utile.

Au lieu d’amplifier le diagramme 707 sur vecteur Oy égal A V
pour étudier les propriétés du moteur poljphasê alimenté sous
potentiel constant, on peut mettre A profit la constance approximative
du flux résultant dl’ et bâtir le diagramme des vecteurs
pour les diverses valeurs de 9 sur segment ay' constant : on obtient
alors l’élégante épure dont M. Rlondel a indiqué la construction
dans sa note insérée dans l’Industrie Electrique (25 février 1890).
COlItft D’ÙFXTfilriTÉ. — T. It. 0Fig. 708.82
DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.

et qui définit le fonctionnement du moteur à flux résultant constant.


Le point y' partageant le segment xi y dans le rapport de 1-s A s
et l’angle en y étant droit, le lieu de y, lorsque 9 variera, sera la

circonférence décrite sur ay' comme
diamètre (fig. 709) , et le lieu de [S,
une autre demi-circonférence décrite
sur le segment y' M défini par
la condition :

On placera horizontalement la ligne
des diamètres (fig. 710) et, en
laissant de côté les vecteurs a y et
yy' qui n’offrent point d’intérêt, on
aura le vecteur a £ pour représenter
l’intensité I„ au facteur a £x

près, et, pour représenter !,, I< vecteur £y' au facteur a r>\\ près ; ce

vecteur représentera -. I, au facteur a £x pf£s, en posant

L’angle en M n’est autre que t, l’angle en a est 9' et l’angle en $
marqué 9 est la somme de 9' et de s.
(1) Le rapport ~- se réduit au rapport-~ loi sque l’on admet que les coeflicients v
£x vwiid Itopkinson sont les mêmes de 1 inducteur à 1 induit et de l’induit à I Inducteur, et que
les coefficients A sont encore les mêmes pour chacun des deux enroulements, avec un
même nombre de phases.Fig. 709.Fig. 710.
La surface du triangle a$y' représente toujours au facteur 2 K NT
près la valeur du couple moteur c ; mais ici la base « y' étant constante,
le couple varie comme la hauteur ,3 T. Le couple au démarrage
à flux constant est représenté par l’ordonnée du point
Cd qui correspond A un angle 9 égal A 9,.

Au facteur a près, les tangentes de l’angle s représentent les
tangentes de l’angle 9. Or, on a toujours :

On a donc, entre les tangentes de l’angle s et les vitesses de
glissement NT — N, la relation

En graduant en centièmes une ordonnée quelconque telle que
T0 C, on obtiendra donc, au point de rencontre de celte ordonnée

avec le vecteur M$, la valeur du glissement en centièmes -~—.
Ni
Autrement dit, le segment g C,, mesure les nombres de tours N do
l’induit.

Le vecteur « 3 représente, avons-nous dit, l’intensité I, ; ses composantes
aT et T£ représenteront les courants de magnétisation 1'
et de travail 1", courant déwatté et courant xvatlé si l’on veut,
puisqu’elles sont l’une normale et l’autre parallèle au vecteur AC
(fig. 09V et 696) qui représente la force contrc-électromotricc
totale du moteur. A vide, l’intensité I, devient ay' ; au démarrage,

a*/
a C,,. Elle reste toujours inférieure A « M, dont la valeur est —*- ,
<t
valeur limite correspondant au cas d’un nc’uit théorique A constante

de temps ~ infinie ou résistance rt nulle

Quant A la force conlre-électromotricc du moteur, elle est invariable,
puisque le flux résultant est supposé constant. A un facteur
près, facile A déterminer, cette force pourrait être représentée
par ay'. Il faut composer cette force avec la force contre électromotricc
d’effet Joule 0 a (fig. 709) pour avoir le vecteur représentatif
de la différence de potentiel Y A appliquer pour chaque ré-

gime. L’angle 9, étant constant, 0 « est une fraction déterminée de
a,3, A porter normalement A a,3. Pour dégager la figure et en raison
de ce que les\ cctcurs dudiagramme 710 représentent des intensités
ot non plusdes forces éleclromotriccs, on peut porter sur la verticale
la forco contrc-électromotrice qui correspond au flux OL, la force
rx I, (Oa do la fig. 709) se trouve alors dirigée suivant le prolongement
do a£, et le lieu de 0, est une demi-circonférence homothétiquo
du lieu de £ par rapport A a (0 a étant une fraction déterminée
de a£)  ; la différence de potentiel V est représentée (,)  par le
vecteur 0, y', et le décalage entre I, et V est donné par l’anglo y', 0, a.

Enfin si l’on veut considérer la puissance correspondant aux
pertes par hystérésis et courants parasites comme compriso dans
l’aire du triangle « £y', on retranchera des ordonnées T $ uno certaine
part qui représenterait le couple CtlJ>. Lo flux étant constant et
le principal des pertes par hystérésis se produisant dans l’inducteur,
A la période T, la puissance 2KNTCAP est A peu près constante
et Chp aussi par conséquent. Il va de soi que les ordonnées T g comprennent
encore la part afférente aux pertes d’effet Joulo daua
l’induit, pertes qu’il faut défalquer.

280. Remarques générales à appliquer dans l’étude d’un
projet de moteur polyphasé asynchrone. — Dans l’étude
d’un moteur, on a en général en vue de fournir un couple moteur
déterminé, A une vitesse approximativement déterminée, dans des

conditions satisfaisantes d’économie* sous un potentiel
donné de fréquence également déterminée.
Si nous imaginons construit le diagramme des
forces électromotrices du moteur (fig. 711) , nous
remarquerons tout d’abord que la longueur du
vecteur Oy' est déterminée par la valeur de la différence
de potentiel V que la canalisation fournira
aux bornes des enroulements inducteurs, borne
extérieure de chaque enroulement et centre de
montage en étoile si tel est le système adopté. La
donnée du potentiel V définit donc l’échelle du
(1) Celte construction n’est pas celle qu’indique M. Blonde !, non plus que la suivante.
Nous ne les donnons que pour marquer la corrélation de celte épure avec les diagrammes
que nous avons établis précédemment.Fig. 711.
MOTEURS POLYPHASES DITS A CHAMP TOURNANT. 8'j

diagramme Mais les propriétés générales du moteur, quelle qu’en
soit la puissance, dépondent principalement des valeurs des angles
9, et 9, et du coefficient de dispersion <J qui définit la position
du point y' sur le segment £y.

Une fois déterminées les valeurs de ces éléments, le diagramme
so bAtit sans peine pour une valeur quelconque de 9, et l’on peut
construire un système de caractéristiques telles quo celles de la
figure 708.

Pour obtenir un bon rendement, il faut donner A tg 9, et htg 9,
de grandes valeurs, et le maximun du rendement correspond A
une certaine valeur do 9 plus ou moins voisine do 45°. Si l’on
se fixe uno valeur K du rondement au régime normal, on s’impose
en réalité de ne pas descendre pour tg 9,, et tg^t au-dessous do certaines
limites faciles A déterminer par lo graphique, car on sait,
par les résultats d’essais do moteurs de types analogues A celui
qu’on projette de construire, dans quelles proportions se distribuent
les pertes par effet Joule dans le primaire et dans le secondaire
et les pertes par hystérésis et courants parasites : on s’arrangera
de façon quo Oa soit une fraction suffisamment faible de
1) y' pour quo la soustraction des segments Dj et g y', qui correspondent
aux pertes probables par effet Joule dans l’induit et
hystérésis et courants parasites, laisse un segment jg d’accord
avec le rendement prévu. Il conviendra en outre que la valeur de
9 du régime normal corresponde A un point situé sur la courbe des
rendements plutôt au dclA du maximum qu’en deçA (fig. 702) , afin
de réduire le3 dimensions du moteur. Outre le bénéfice que cette
précaution permet de réaliser sur les dimensions du moteur, on y
trouve l’avantage de réduire lo décalage 6 entre l’intensité I, et la
différence de potentiel aux bornes du moteur V : on s’imposera en
général d’ailleurs de ne pas laisser tomber le facteur de puissance
cos ty au-dessous de 0,80. L’augmentation de l’angle ty entraîne en
effet celle do l’intensité I, du courant de ligne pour une même
VI
puissance ~- cos « j » A transporter, et en réduisant I, on fait une

économie de cuivre sur la canalisation: il y a d’ailleurs tout avantage
au point de vue des transformateurs qui alimentent les moteurs
A diminuer la réactance de ces derniers. Les valeurs relati-

vos de 9, et de 9, so détermineront d’autro part en considérant lu
valeur du couplo de démarrage ; il conviendra en général do rapprocher
9, do la valeur de l’abscisse du sommet do la courbe des
couples 2K NT c. Quant A la valeur du coefficient de dispersion
<7, on la choisira d’après les résultats d’essais suivant les dispositions
que l’on compte donner aux rainures, d’après leur espacement,
leur profondeur, la grandeur des entrefers, etc. C’est 1A
un coefficient dont la détermination suppose l’acquit de nombreux
essais.

C’est donc, enun mot, sur le diagrammemême des forces électromotrices
qu’on lira les propriétés fondamentales du moteur : on
déterminera ainsi les trois éléments principaux ç,, 9, et a avec la
valeur de 9 au régime normal. Or, de celle-ci dépend la vitesse
do glissement, puisque le rapport de tg 9 A tg ^à n’est autre que le
rapport de N« A NT ; le nombre de paires de pôles du moteur/) et
sa vitesse au synchronisme se trouveront d’ailleurs déterminés par
la relation

où l’on donnera A p la valeur entière qui fournira pour NT
une valeur telle que la vitesse N = NT—N0, au régime normal, soit
de l’ordre de grandeur voulue. Il restera A définir les dimensions
du moteur de façon qu’il possède des coefficients tg 9,, tg 9., et <?
do valeurs aussi voisines que possible des valeurs prévues.
Or, qu’est-ce que mesurent ces coefficients ? on a

Les coefficients £, et £à correspondent aux flux d’induction de
chacun des enroulements primaire et secondaire. Ils sont définis,
en fonction do la quantité que nous avons désignée par A et des
nombres mx et mt des génératrices de chaque enroulement par demi-pas
(§ 273) , par les relations

Nous avons admis pour simplifier l’exposition que la quantité A,

qui n’est autre qu’un inverse de réluctance, était la môme pour
les deux enroulements inducteur et induit, en supposant, co qui
n’est pas nécessaire, lo nombre de phases le même A l’induit qu’A
l’inducteur et les mômes proportions de rainures. Distinguons
maintenant par des indices les deux quantités A, et A„ et voyons
co qu’elles représentent. Nous aurons, en désignant par DT>, et DG, les
Hux totaux par pôle de chacun des champs inducteur et induit,

Le courant total de chaque secteur blanc ou noir de la figure
2
688 a pour valeur/, mx — I,, et la force magnétomotrico totale qu’il
K
fournit est, en gilberfs,

C’est A cette force magnétomotrice qu’on peut attribuer la moitié
Dt, du flux total.

Désignons par le l’épaisseur de l’entrefer (fig. 712) , par /,, et / ',, la
longueur des dents de fer entre rainures remplies de cuivre sur

l’inducteur et sur l’induit,
par lt la longueur do la
ligne moyenne dans le
fer en dehors des zones
occupées parles rainures,
par R le rayon de l’induit
en centimètres, par b la
longueur commune de
l’inducteur et de l’induit
dans le sens perpendiculaire
au plan de la figure,
par o et S" le rapport do

plein de fer A vide et suivant la circonférence dans la zone de cuivre
de l’inducteur et de l’induit, par a -£— et a"-^1les épaisseurs

radiales du fer en dehors des zones dentées.
Dis
Le flux -~ existe intégralement dans le fer de l’inducteur et il
Fig. 712.
n’en passe que la portion •—• dans lo fer de l’induit. On a alors

la rotation, en admettant quo lo for occupe les 85 centièmes de la
ongucur b qui comprend fer feuilleté et isolants,

en désignant d’ailleurs par S la surface d’un pôle ou surface cylindrique
limitée A un demi-pas, et la longueur réduite À, ayant une
valeur variable avec les proportions des rainures, mais assez peu

2/
supérieure A —-, vu la présence de la perméabilité \>. au dénominateur
des autres termes.

2
Toutefois il n’est juste de prendre la moyenne ~ 1, pour valeur

moyenne des intensités établies dans les diverses génératrices, qu’A
la condition que le nombre des phases /, soit assez considérable.
Avec les courants diphasés et triphasés qu’on emploie uniquement
dans la pratique, il faut introduire un coefficient correcteur hx
A déterminer par expérience, et écrire en réalité

En ce qui concerne le coefficient v qui dépend de l’importance
des fuites de flux, on remarquera qu’il y a tout avantage A maintenir
la coupure des rainures qui enferment les génératrices ; mais
il convient aussi d’épanouir les dentures comme le représente la
figure, afin de répartir aussi uniformément que possible le flux

dans l’entrefer (Voir d’ailleurs A ce sujet les remarques faites au
§ 200, tome I).

Examinons maintenant do quels éléments sont fonctions les résistances
rx et rt d’un enroulement inducteur et induit. En désisignant
par 2 bx et par 2 b, les longueurs moyennes d’une spire do
chaque enroulement (une génératrice d’aller et une de retour avec
les jonctions intermédiaires) , par sx et par s, les sections d’une
génératrice de l’inducteur et de l’induit et par y leur conductibilité,
on a

Les coefficients tg 9, et tg 9, du moteur ont donc pour valeurs

ï, et 2, désignant respectivement la section de cuivre totale
des génératrices de l’inducteur et de l’induit pour l’intervalle
d un demi-pas.
Comme la surface S est le

produit de — par b et que bx

varie en partie comme ô, on
peut dire que donner au moteur
de forts coefficients tg 9,
et tg 9, pour en augmenter le
rendement, c’est lui donner un

rayon d’induit suffisant, des enroulements largement calculés, et
un entrefer aussi faible que possible.

Enfin, comme le coefficient de dispersion <y ne peutqus diminuer
lorsqu’on augmente les proportions des circuits magnétiques et
que l’on diminue l’entrefer, il n’y a point de contradiction entre
les conditions d’obtention de grandes valeurs de tg 9, et de tg 9^
Fig. 713.
l »0 MXAMOS A COLRANTS ALTERNATIFS.

et do valeurs avantageuses du coefficient s. Toutefois l’augmontation
du volume do fer entralno celle des pertes par hystérésis
et courants parasites, et l’accroissement des sections de cuivre sur
un pôle de surface déterminée nugmento la proportion des fuites.
Comme d’autro part lo prix do revient du moteur augmente avec
les dimensions, il y a des proportions d’avantage maximum A
établir entre les divers éléments que nous considérons ici, prfT
portions quo la pratique permet seule de définir.

L’un des chiffres caractéristiques de ces proportions sera tout
d’abord l’induction moyenne dans l’entrefer ; on se donnera a
priori dans l’élude du moteur la valeur de cet élément. On admettra
par exemple do 3000 A 3500 gauss, co qui correspondra
A une induction maxima d’environ 5000 aux axes du champ
tournant, et qui, eu égard au rapport de la section de fer des

dents feuilletées entre rainures A la
section cylindrique totale, pourra
correspondre A une induction de
12000 A 15000 pour le fer entre
génératrices. Ou remarquera que
se donner l’induction dans l’entrefer,
c’est, entre-circuits semblables
se donner les ampères par centimètre
courant de la circonférence

de l’induit, car on a, entre les flux et les ampères, la relation

qu’on peut écrire

C’est-A-dire que l’intensité totale portée par la gaine do cuivre,
dans un intervalle polaire ou demi-pas, serait proportionnelle A
la longueur du pas. Les chiffres varier i naturellement avec les
proportions et les formes des rainures et avec l’importance relative
des entrefers, et A ces éléments sont liés les coefficients de
fuites de flux.

En résumé, lorsqu’on a des points de comparaison assez nombreux,
on peut sans grande erreur tracer le diagramme des
forces électromotrices du moteur que l’on projette, pour le régime
Fig. 711.
normal économique. L’intensité du courant I, so déduit alors immédiatement
de la valeur do la puissanco utile w, que le moteur
doit fournir, augmentée de la valeur totale des pertes que l’on
prévoit en raison du rendement cherché ; on a en effet

Le diagramme donne alors les valeurs de £, et de r, (fig. 715) ,

puisque les segments ox et a 3, qu’il suffit
de mesurer A l’échelle des forces électromotrices,
représentent respectivement les
maxima des forces contre-électromotri2-

. ,

ces y, I, et -=- £, I,. Les quantités

se trouvent en conséquence déterminées, et nous avons deux
relations entre les éléments ; »,, bx, sx, R, b et X, de l’inducteur
et de l’induit.

Cherchons maintenant quelles seraient les valeurs des flux afin
de nous fournir un nouveau renseignement sur les dimensions A
donner au moteur. Or, connaissant £, et r„ nous aurons immédiatement
la valeur du flux que la différence de potentiel V établirait
dans l’inducteur s’il n’y avait pas d’enroulement sur l’induit,
c’est-A-dire, A très peu près, du flux du champ tournant pour la
marche A vide (9 = 0, N==NT). Il nous suffit de décrire du point o
comme centre avec oy ou V pour rayon, un arc de cercle qui
rencontrera 0$ en ($y) T ; l’ordonnée de ce point représentera la
force contre électromotrice de selfinduction et, en la mesurant,
nous aurons, au facteur a£x près, la valeur limite (I,) T de l’intensité
I,. Ce point ne peut être atteint. En réalité, A la marche A vide,
le courant inducteur travaille sur les résistances dues A l’hystérésis
et aux courants parasites, et le diagramme exact serait tel que
Fig. 715.n
DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.

l’indique la figure 716 avec uno très faible valeur de l’angle 0ay.
Mais peu nous importe : avec 9 = 0 nous obtemv% par l’ordonnée

do (#y) 1# le maximum limite do ia longueur du segment
« y' qui représente les flux résultants, et en
tablant sur lo flux engendré dans l’inducteur par
l’intensité (I,) T, nous calculons comme il convient les
éléments du moteur. Lo flux (0t,) T a pour valeur

En remplaçant A, par sa valeur et exprimant (0£>,) T
en fonction de l’induction moyenne dans l’entrefer
&, nous aurons

c’est-A-diro

Si nous nous imposons pour 53 une certaine valeur, nous obtenons
ainsi uno relation susceptible de déterminer mx lorsque X, le sera.
Il nous faut prendre en considération maintenant la nécessité
d’assurer A l’induit mobile une bonne résistance mécanique ainsi
que celle de maintenir la température de la machine A un degré
convenable : ces deux conditions nous fourniront deux relations
limites entre les dimensions géométriques de la machine. D’une
part, en effet, la vitesse circonférencielle ne devra pas dépasser un
certain chiffre, 25 mètres par exemple A la seconde ; d’autre part
la surface de i-efroidissement devra être proportionnée A l’importance
des pertes de puissance qui fournissent effectivement un
certain nombre de calories par seconde : on exigera par exemple,
suivant le type de la machine, suivant la vitesse circonférencielle
admise qui aide évidemment au refroidissement, une certaine
surface cylindrique de l’induit (soit Zp S) pour tant de watts dégagés
dans la machine \\-w. On aura ainsi deux conditions de la
forme

On se donnera en général un rayon de l’induit eu égard A la conFig.
710.
dition (V)  ; on prendra l’entrefer le plus faible possible en tenant
compte du jeu nécessaire entre l’induit et l’inducteur, eu égard A
la précision du montago et A la dureté du métal des coussinets ;
la quantité X, sera alors déterminée, avec les proportions données
aux encoches. Les coefficients /<, et v étant alors susceptibles d’être
appréciés en môme temps quo lo coefficient 7 dont la détermination
judicieuse permettra de bâtir le diagramme des vecteurs (fig. 711) ,
la relation (3) donnera mx ; la relation (2) fournira alors b, longueur
de l’induit. On vérifiera que la relation (5) est satisfaite. La
longueur #, d’une demi-spire sora alors déterminée et la relation (i) 
fournira sx, section do cuivro d’une génératrice. On vérifiera que
cette section fournit pour l’intensité I, une densité d’intensité convenable
(,).

Il restera alors A déterminer les enroulements de l’induit. Or
nous avons admis déjA la condition de donner A tg 9 » une valeur
suffisante. Nous avons trouvé

Dans l’expression de tg 9, entrent T, y et S, quantités qui sont déterminées,
X, longueur fictive de circuit magnétique déterminée avec
les éléments déjA arrêtés, A peu près identique d’ailleurs A X,, /, et
bt nombre de phases et longueur de spire également fixés, et
enfin le produit wiâ st. D’autre part, le diagramme des vecteurs
(fig. 69 V) fournit la longueur de la force électromotrice de transformation


Le produit mt I, a donc sa valeur déterminée, tout comme lo pror

I, 2
duit w ?, st. Enfin la perte par effet Joule dans l’induit -—- ayant

une valeur déjA estimée dans l’appréciation du rendement, on a
tous les éléments voulus pour déterminer le nombre de spires et
la section des enroulements d’induit.
281. Divers systèmes employés pour réduire la puis(l) 
On rapprochera de tout ceci les indications données pour lesdvnamos à courant
continu (§ 193, Tome 1).D\NAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
sanoe absorbée par le moteur au démarrage. — Ainsi quo
nous l’avons fait remarquer déjà, un des inconvénients principaux
du moteur polyphasé asynchrone est la grandeur do la
puissance qu’il absorbe au démarrage. Pour réduire A rien la
durée do l’absorption d’une telle puissance, il suffit de faire démarrer
le moteur A vide et do n’appliquer la charge sur l’arbre qu’une
fois qu’il est en vitesse. Mais c’est 1A une sujétion inadmissible dans
la plupart des cas de la pratique, et, pour réduire l’absorption
de puissance au démarrage, on a le plus souvent recours A l’introduction
momentanée do résistances dans l’induit (§ 277).

Le premier dispositif qui se présente A l’esprit consiste A faire
aboutir l’extrémité de chaque brauche do l’étoile, qui constituent
en général les enroulements de l’induit, A une bague montée sur
l’arbre et A relier cette bague par l’intermédiaire d’un frotteur A*

uno branche du rhéostat étoile dont
on fera varier A volonté la résistanco
: dès que le moteur est en
marche, on réduit progressivement
les résistances jusqu’A les retirer
complètement et fermer les bagues’
en court circuit. C’est 1A lo système
qu’on emploie lo plus fréquemment.
Il a l’inconvénient d’apporter
une complication au moteur

polyphasé dont la simplicité de construction est si séduisante.

Pour éviter l’addition des bagues et frotteurs, on pourrait loger
dans l’induit en dehors des circuits magnétiques, des résistances
mobiles avec lui et manoeuvrer en marche les manettes du rhéostat
par l’intermédiaire d’un mécanisme quelconque, train d’engrenage
ou autres, tel qu’une mise en train. Mais ce sont 1A encore
complications, outre les inconvénients directs qu’aurait la
présence de ces résistances (gêne pour la ventilation de l’induit,
etc.).

11 est A peine besoin de faire remarquer qu’une modification
de couplage entre génératrices de l’induit ne procurerait aucun
changement appréciable de la valeur du coefficient tg ^ qui règle
la position du point de démarrage sur les courbes des puissances de
Fig. 717.
MOTEURS l’OIA PHASES DITS A CHAMP TOURNANT. 9.i

l’induit ; il suffit, pour s’en rcndro compte de se reporter A l’expression


qui montre que, quel quo soit le montage des génératrices, le coefficient
ne dépend que des dimensions du moteur et des sections
do cuivre.

Dans ces derniers temps, M. Roucherot a eu l’idée de produire
un effet analogue A celui do l’introduction do résistances dans l’induit
par un décalage relatif des deux parties qui constituent lo
champ inducteur. Ses induits sont de simples induits en cage d’écureuil
qui portent, en plus des deux anneaux de jonction des
extrémités BB, un anneau médian fait d’un alliage très résistant
(fig. 718). L’inducteur comprend deux parties, identiques aux inducteurs
ordinaires, mais complètement distinctes et montées sur
deux carcasses susceptibles de recevoir un déplacement angulaire
relatif d’un demi-champ. Chaque moitié d’inducteur correspond
exactement A une moitié do la cage d’écureuil. Lorsque les enroulements
inducteurs sont calés do façon A former leurs axes de
champs semblables exactement en regard les uns des autres, les
choses se passent comme dans un moteur ordinaire, les forces
électromotrices engendrées dans les moitiés d’une mémo génératrice
étant en concordance. Si au contraire on décale les deuxinducteurs,
et qu’on arrive A leur donner, d’axes en axes semblables,
un écart angulaire égal A un demi-pas, les deux champs
parallèles engendrent dans les

deux moitiés de l’induit des forces
électromotrices opposées, et les
courants qui prennent naissance
dans l’induit ne peuvent se propager
que par la voie de l’anneau
de jonction intermédiaire. Dès que
le moteur a démarré, on réduit
l’écart des deux champs et on les

amène en définitive A la concordance complète. L’inducteur comprend
donc une partie fixe (stator fixe) et une partie mobile (stator
déplaçante)  : le mouvement de celte dernière s’obtient par un
Fig. 718.
%
DANAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
simple levier sur les petits moteurs, et par un mécanisme qui comporte
une vis tangente et uno roue striée sur les moteurs do plus
grandes dimensions.

M. Roucherot emploie d’ailleurs un autre système de principe
différent. Il dispose sur l’induit doux enroulements ou simplement
deux cages d’écureuil, l’une au voisinage de la périphérie (barres
b'b'et anneaux de jonctionB'fi'fig. 719Ï, l’autre plus profondément

noyée dans le fer de l’induit (barres b"b'' et anneau B"). La consul
•
tante de temps do la première cage ~, avec des sections do cuivre

relativement faibles, a une valeur telle que le couple moteur
atteigne son maximum au démarrage. La cage intérieure, noyée

dans lo fer, offre au contraire une constante de temps —~ très

grande et le coefficient de dispersion a est pour elle considérable.
La réaction magnétique qu’elle donne au départ est donc assez
forte, en opposition d’ailleurs avec le flux inducteur, pour chasser
la plus grande partie du flux dans l’intervalle des deux cages ;
cette cage intérieure peut donc être considérée comme jouant le
rôle d’écran et les choses se passent comme si l’induit était limité
intérieurement A la périphérie extérieure de cette cage. Lorsque
le moteur a démarré et que la vitesse No relative de l’induit et
du champ inducteur diminue, le décalage du champ propre A
la cage intérieure diminue : le flux résultant qui la traverse augmente,
et elle vient ajouter un couple moteur important A celui
de la cage extérieure, qui a fortement diminué alors. On a le
Fig. 719.
soin do ménager dans le fer, entre les rainures des deux cages,
des fentes FF qui augmentent la réluctance circonférouciello et
guident lo flux inducteur jusqu’aux barres do l’enroulement intérieur
: les choses so passent alors en vitesse A peu près comme
 »i l’induit comportait une cago unique de section do cuivre égale
A la somme des deux, et, sur couple résistant assez considérable,
le rendement peut atteindro do bonnes valeun avec un glissement
No faible, ce quo la cage extérieuro seule no permettrait pas

d’obtenir. En fonction des vitesses
de l’induit, les couples moteurs des
deux cages peuvent en définitive
se représenter par les deux courbes
c’ et c’ qui fournissent pour le couple
total la courbe c w.

Comme on le voit les deux ingénieuses
dispositions des moteurs
Rouchcrot réalisent, sans mécanisme
dans l’induit, une augmentation
do résistance effective du
secondaire au démarrage.

282. Essais d’un moteur à champ tournant. — Les

essais complets d’un moteur A champ tournant comportent, comme
ceux des djnamos A courant continu, la détermination des éléments
électriques et mécaniques de son fonctionnement. La mesure
du couple se fait A l’aide d’un frein de Prony pour les petits
moteurs ; pour les grands, on peut leur faire mouvoir uno dynamo
A courant continu, dont on aura déterminé les couples résistants
A diverses allures par l’une des méthodes indiquées au chapitre V
de la Troisième Partie. La puissance électrique produite par la
dynamo peut s’absorber dans des résistances ou encore s’utiliser
A l’essai même. La détermination do la puissance totale fournie
au moteur se fait A l’aide de wattmètres.

Les pertes par effet Joule dans les inducteurs se déduisent de
la connaissance de l’intensité I, et de la résistance  ?\ de chaque
enroulement, résistance qu’il convient de mesurer A chaud, après
une marche d’assez longue durée A l’intensité I,.
(1) Bulletin de la Société Internationale des Electriciens (féviier 1898).COURS D’tLtCTIUCITt, — T. I'. 7li« . 720.98 , D\NAM0S A COURANTS ALTERNATIFS.
Quant aux pertes par hystérésis et courants parasites, elles dépendent
de la valeur du flux résultant X qui se meut A la vitesse

-^- dans l’inducteur. La valeur de ce flux reste A peu près constante
aux divers régimes. On peut donc pour la mesure se contenter
de faire un essai A vide. On fait tourner le moteur sanslui
opposer aucune résistance mécanique extérieure, et l’on mesure A
l’aide de wattmètres la puissance qu’il absorbe alors. Cette puissance
comprend, ainsi que nous l’avons vu déjà (§ 275) , l°les pertes
par effet Joule dans les inducteurs, qu’il est facile d’évaluer, 2° les
pertes par hystérésis et courants parasites dans l’inducteur, 3° les
pertes analogues dans l’induit, pertes pour ainsi dire nulles puisque
l’induit suit alors le champ tournant presque A la xitessc NT,
'r les pertes par effet joule dans l’induit, également négligeables,
5° les frottements mécaniques de l’induit sur ses coussinets. En
retranchant donc la première part du total de la puissance électrique
fournie aux bornes, on aura pour représenter les pertes par
hystérésis et courants parasites un chiffre légèrement supérieur
A la réalité.

La perte par effet Joule dans l’induit peut être mesurée directement,
lorsque l’induit est enroulé de plusieurs circuits distincts.
Mais cette mesure est délicate ; car, outre la détermination de la
résistance r3, elle exige celle de l’intensité I, qui passe dans ces
enroulements mobiles. Supposons cependant qu’elle ait été faite.

Nous pourrons alors écrire pour expression du rendement total

et l’on obtient ainsi la valeur du rendement industriel sans mesure
directe de la puissance mécanique utile.

Si au contraire on a fait la mesure du couple moteur A l’allure
N,, on a directement le rendement industriel par le rapport

11 n’est alors besoin d’aucune autre mesure pour connaître les pertes
par efl’ct Joule dans l’induit : il suffit de compter exactement lo
nombre de tours N de l’induit, en môme temps que celui de l’alter-
MOTEURS POLYPHASES DITS A CHAMP TOURNANT. 99
nateur qui alimente le moteur, soit NT ; le rapport

donne le rcudemcnt propre A l’induit et permet de calculer les
pertes f ^ -f- (F H P) ,.

En répétant les mesures complètes pour divers régimes, on peut
construire les caractéristiques du moteur. On obtient par exemple
des courbes telles que celles des figures 721 et 722, en portant

en abscisses, tantôt les watts A la poulie, tantôt les kilogrammes
sur le levier du frein (".

Un point, qu’il est intéressant de signaler enfin, est qu’avec les
nombres de phases petits de deux ou do trois qu’on emploie dans
la pratique, le couple au démarrage dépend de la position dans laquelle
l’induit s’est arrêté vis-A-vis de l’inducteur. Les champs n’ont
pas en effet la régularité que nous leur pouvions supposer avec
un nombre assez grand d’enroulements polyphasés, et les variations
de la valeur du couple avec la position relative des enroulements
peuvent être assez considérables pour déterminer l’existence
de points morts.
(l) Note de M. Bouchciot sur le transport de force de Noisicl.lig. 721.FlR.722.
CHAPITRE III
Transformateurs.

283. Usage et principe des transformateurs. —Il y a le
plus souvent avantage, notamment dans un transport de puissance,
A modifier, entre la source et les récepteurs, les éléments du courant
que l’on emploie : l’usage direct d’une force électromotrice
très élevée offre en effet des dangers, et, d’autre part, les hauts
potentiels permettent de réduire considérablement les sections
de cuivre des lignes de transport de puissance. On recourt alors
A l’emploi de transformateurs élévateurs qui, alimentés par un
courant d’intensité considérable sous faible voltage, fournissent un
courant d’intensité réduite sous un voltage que l’on proportionne
au développement en longueur de la ligne. Inversement, d’autres
transformateurs réducteurs reçoivent A l’arrivée, dans leurs circuits
primaires, le courant de haut potentiel et engendrent, sous
faible voltage dans leurs secondaires, un courant sans danger
pour le personnel. Souvent on se dispense de la première transformation,
et l’on élève A la valeur voulue le potentiel des génératrices,
que le seul personnel technique doit approcher.

Un transformateur de courants alternatifs par induction mutuelle,
ou simplement un transformateur, comporte deux enroulements
sur un môme circuit magnétique. Dans le primaire agit la force
électromotrice de la ligne, et les alternances de flux, qu’établissent
dans lo circuit magnétique les variations du courant, engendrent
la force électromotricc que l’on utilise aux bornes du secondaire.

284. Principales dispositions des transformateurs. —
L’une des conditions principales que l’on doit avoir en \uc de
réaliser, en étudiant les dispositions Adonner aux transformateurs,
est de réduire au minimum les fuites de flux entre les deux circuits
qui réagissent l’un sur l’autre (§ 92). Aussi doit-on chercher
A rapprocher le plus possible les spires des deux enioulemcnts

soit en plaçant côte A côte, sur le noyau commun, des bobines
appartenant alternativement A l’un et A l’autre circuit, soit en engageant
les bobines l’une dans l’autre, en laissant toujours entre
elles l’espace nécessaire A leur isolement ou A la circulation de
l’huile destinée A la fois A les isoler et A les rafraîchir.

Le circuit magnétique peut être simple : le cuivre alors entoure
le fer ; on désigne souvent les transformateurs ainsi disposés
sous le nom de transformateurs A noyaux. Le circuit magnétique
peut être double, se refermer A l’extérieur des spires des
enroulements et les entourer partiellement ; il peut même l’envelopper
complètement ; on obtient ainsi les transformateurs
cuirassés. Dans le premier cas, les forces magnétomotriecs et les
réluctances des tronçons du circuit unique sont en quelque sorte
disposées en série ; dans le second les bobines sont courtes, et les
sections de fer larges. Le premier type exige donc en général
moins de fer que le second, mais plus de cuivre, car les ampères
de magnétisation croissent en raison de la réluctance.

On peut donner au circuit magnétique la forme d’un anneau
circulaire A section rectangulaire : on le constitue alors de disques
annulaires de tôles minces vernies ou isolées au papier. Les bobines
primaires et secondaires sont disposées côte A côte et recoin
rent des secteurs égaux (fig. 723). Pour avoir une méridienne

circulaire de forme plus avantageuse
au point de vue de l’économie de euh rc
A section de fer égale, on peut constituer
le tore de fil de fer: mais on perd
en vides entre fils le bénéfice que la
forme circulaire pour les spires permet
en principe de réaliser.

De telles dispositions ne se prêtent
pas au montage des bobines tout enroulées,
A moins qu’on ne coupe le circuit
en deux demi-anneaux que l’on rapproche
après y avoir enfilé les bobines.

On préfère alors donner au circuit
magnétique la forme d’un cadre rectangulaire,
dont les côtés les plus longs rclig
7>1.102D\NAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
çoivcnt les bobines. On pourrait placer les bobines primaires et secondaires
A la suite les unes des autres ; mais, au point de vue de la
réduction du coefficient de dispersion, il est bien préférable de les
enfermer l’une dans l’autre : il est A peu près indifférent d’ailleurs
que les bobines primaires soient A l’extérieur ou A l’intérieur des bobines
secondaires. Le circuit magnétique est fait de lamelles isolées,
qu’on peut courber aux extrémités et rabouter comme l’indique la

figure 72V, après avoir mis en place, sur

chaque moitié, les deux bobines enroulées A l’avance (transformateur
Lowric-ltall). La société de l’Éclairage électrique emploie au
contraire des lamelles découpées en V, et empilées avec des feuilles
de papier de soie ; les bobines primaires et secondaires, enroulées
A l’avance, sont enfilées sur les branches de VU, et l’on rapporte
entre elles, dans les échancrures ménagées ad hoc, un bouchon cylindrique
fait également de fer lame'lé (fig. 725).

C’est donc en vue de faciliter le montage que l’on admet des
coupures dans le circuit magnétique. De tels entrefers n’augmenteraient
pas sensiblement la réluctance du circuit, si l’on pouvait
ajuster exactement les divers tronçons et les amener au contact ;
nnis il faut interposer entre eux au moins une mince lame isolante

: car, sans cette précaution, les lamelles
des deux tronçons contigus, qui
ne peuvent se trouver rigoureusement
dans le prolongement les unes des autres,
se mettraient mutuellement en communication.
Les abouts des tôles en conFig.
721.Fig. 72"i.1 ig. 720.TRANSFORMATEURS.103
tact dépendraient alorsle siègede courants parasites, qui suivraient
la ligne en zigzag (fig. 726) , et dont la puissance déterminerait
en pure perte un échauffement exagéré du joint <n. Il faut alors
compter sur un entrefer d’un demi-millimètre A chaque joint, et
la réluctance du circuit magnétique de longueur / en centimètres
se trouve augmentée dans le rapport

en désignant par j le nombre des joints et en admettant que la
perméabilité soit de 2000. Sur de petits transformateurs où la
longueur peut être de 100 centimètres en moyenne, l’existence
de deux joints triple la réluctance et avec elle le courant de magnétisation.
En charge, alors que le courant de magnétisation n’est
qu’une faible part du courant total, ces joints n’ont guère d’importance ;
A vide, ils en prennent au contraire une énorme, puisque
l’intensité du courant de magnétisation est presque l’unique
composante du courant total.

Dans les transformateurs où le fer entoure le cuivre, A n’y a
en général qu’une bobine primaire et une secondaire. On peut
encore adopter l’une ou l’autre des dispositions indiquées précédemment
pour le feuilletage du fer. Le transformateur de Fcrranti
par exemple a son circuit magnétique constitué do lames de tôle
enfilées dans l’intérieur des bobines

et raccordées A leurs extrémités
(fig. 727).

On emploie aussi des lames do
tôles découpées sur formes diverses.
Pour permettre la mise en place
des bobines tout enroulées, la Compagnie
Wcslinghousc coupe en
deux endroits l’un des côtés du rectangle,
que forme la partie extérieure
du circuit magnétique, et

relève les tronçons ad, comme l’indique la figure 728. On peut
alors introduire la branche centrale do chaque tôle dans le vide
(0 Les transformateurs à courantsalternallfs.par Glsbeit Kapp.Fig. 727.DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
des deux bobines placées l’une contie l’autre et rabattre ensuite
les deux tronçons relevés. Chaque lamelle porte sa feuille de papier

de soie, et le montage se
fait ainsi très simplement.

Dans le transformateur Mordey,
les tôles superposées, munies
de leur vernis ou de leur
papier isolant sur une face,
ont alternativement la forme
qu’indique la figure 729 (cadre
rectangulaire C et noyau
A) et celle que définit la figure
729 bis (soit deux pièces
C C en U et une traverse A'). On
assure ainsi plus exactement
la correspondance des morceaux
de tôles d’un môme plan.

Enfin pour diminuer les pertes
par hystérésis, M. Swinburn
a construit des transformateurs
A circuit magnétique
ouvert qui ont reçu le nom de
transformateurs hérisson ; le
noyau de fer est un faisceau
de fils parallèles, dont les extrémités

s’épanouissent, comme l’indique la figure 730, et donnent

aux lignes de force leur direction A leur entrée dans l’air.
28b. Transformateurs polyphasés. — On peut recourir
1 .g. 728.Fig. 729.Fig. 7>9 bis.
TRANSFORMATEURS. I0o

am mômes dispositions de principe pour les transformateurs polyphasés.
Pour faire un transformateur biphasé, on dispose par

exemple, sur l’une des branches extérieures d’un
cadre de fer rectangulaire (fig. 731) , les bobines
primaires et secondaires des deux phases. On obtient
de la sorte dans les branches extérieures
T
deux forces niagnétomotrices décalées de -p. Les
V
llux, qui s’établissent dans les deux branches extérieures,
sont décalées de môme quantité, comme
les intensités des courants qui parcourent les deux
bobines secondaires identiques, fermées sur circuits
identiques w. Ces flux ont pour valeur maxima
une môme valeur Dô, ils passent tous deux
par le tronçon central et donnent dans cette

branche un flux instantané ùX,t, dont l’expression est de la forme

On peut donc proportionner la section du noyau central A celle

de l’une des branches
extérieures dans le rapport
de 1^2 A 1 ; on
donne cependant quelquefois
A la branche centrale
une section égale A
la somme des sections
des deux tronçons extérieurs,
ce qui revient A

taire deux transformateurs.

On fera dememeuntransformatcur triphasé: on disposerasurtrois
nojaux les trois bobines primaires parcourues par les courants i'i i'"
(fig. 732). Les bobines secondaires, non représentées sur la figure,
seront placées sur les mômes noyaux. Si les trois circuits secon(I) 
Voira ce sujet les remarques faites au paragraphe 98 du tome t.Fig. 730.Hg. 711.100 DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
du i os sont identiques, on obtiendra dans les noviux A' A" A " trois
T
flux décalés de — , etdanslessecondairestroisforcesélectromotnccs
o

également décalées de tiers de période. On reliera haut et bas les

trois noyaux entre eux de façon A obtenir un montage en triangle

ou en étoile des trois tronçons magnétiques.

La forme la plus symétrique est celle que suppose le schéma de

la fiffure 732: c’est celle ciu'ont adoptée les Ateliers de machines

d’OEerlikon. La nécessité de lameller
le fer parallèlement A la direction du
flux, pour atténuer les courants parasites,
oblige A constituer les anneaux
B haut et bas d’un ruban de
fer enroulé en spirale (fig. 733)  ; quant
aux noyaux A, ils sont faits de lamelles
disposées comme l’indique la
figure.
Les culasses B sont maintenues au

contact des trois noyaux, A l’aide de plaques de bronze y ; réunies
par des tirants extérieurs.

Dans le transformateur triphasé Labour (fig. 73V) les trois branches
sont taillées dans la môme tôle. On empile les tôles, on enfile
sur les noyaux ainsi constitués les trois groupes de bobines
primaire et secondaire, et l’on ferme le circuit par deux cylindres
de tôles feuilletées BB.

Dans l’un et dans l’autre cas, il est facile d’apprécier les sections
A donner aux culasses par rapport aux sections du noyau. Dans
Fig. 732.Fig. 73J.TRANSFORMATEURS.107
le type précédent, la section de la culasse doit être égale A celle d’un
novau. nuisciu'une portion de la culasse est en fait le prolongement

d’un noxau, le
flux instantané =) W du
noyau central étant
toujours égal A la somme
des deux flux dans
les noyaux extrêmes
3V et dZt’". C’est exactement
un montage en
étoile avec les centres

en o et d (fig. 735)  ; les trois circuits toutefois n’étant pas rigoureusement

équivalents au point de
vue magnétique, il conviendrait
de donner aux noyaux extérieuis
un léger excès de diamètre sur le
noyau central.

Prenons le cas du transformateur
d’OErlikon (fig. 736). Les flux
dans les trois noyaux ont respectivement
pour expression

Comptons positivement ces flux quand
ils descendent sur le plan de la figure, et

appelons Nt’ Nt" N,"' les flux instantanés dans les trois parties de
la culasse, en comptant positivement ces flux dans le sens de la
flèche/.

Puisqu’il n’y a aucune force magnétomotrice sur le circuit fermé
N,' Nt" Nt’", nous avons la relation

qui est encore évidente si l’on remarque que les 3 flux sont, A cause
Fig, 731.Fig. 735.Fig 730.DYNAMOS.A COURANTS ALTERNATIFS.T
de la symétrie, décalés de — et qu’ils ont par conséquent une
o
somme constamment nulle.
Nous avons d’ailleurs

relations qui n’en font que deux, étant donné que l’on a d’ailleurs


Il est facile de tirer de 1A les relations

d’où il résulte, pour expression de Nt’ par exemple,

c’est-A-dire que le maximum de flux dans la culasse est —-^ X t. IL
o
convient donc de proportionner la section de la culasse A celle du
noxau dans le rapport de 1 A 1/3".

286. Fonctionnement d’un transformateur sur circuit
extérieur simplement résistant. — Proposons-nous maintenant
d’étudier les conditions de fonctionnement d’un transformateur.
Considérons le cas d’un transformateur de courant

alternatif simple et supposons, pour fixer
les idées, qu’il s’agisse d’un transformateur
abaisseur de potentiel comportant
mx spires dans son enroulement
primaire et ; », spires dans son secondaire,
mt moindre que mx. Les deux
enroulements sont disposés sur le circuit
magnétique en parties assez voisines
les unes des autres pour réduire
au minimum les pertes de flux de l’un

A l’autre, et il s’établit dans le circuit magnétique qui leur est
l’ig. 7.37.
commun un flux alternatif, de maximum X, qui résulte de l’action
des ampèretours primaires mx I, et des ampèretours secondaires
W) , I*.

S’il n’y avait de pertes d’aucune sorte dans le transformateur,
ce flux serait la résultante exacte des deux flux x, et X, respectivement
propres aux deux enroulements. En désignant alors par A
la réluctance en oersteds du circuit magnétique et en posant

on aurait pour expressions des flux partiels en webers

et pour expressions des coefficients d’induction en henrys

£,, £i et OU représentant respectivement les coefficients de selfinduction
des deux enroulements et 011/ leur coefficient d’induction
mutuelle.

Considérons d’abord le cas où le circuit extérieur mis aux
bornes du secondaire n’offrirait que de la résistance ohmique,
comme il arrive lorsque le transformateur n’alimente que des
lampes A incandescence : le flux ) t„ qui concorde naturellement
avec l’intensité I„ retarde alors d’un quart de période sur le flux
résultant X, dont les variations résumeraient toutes les forces
éloctromotriecs d’induction, et, de plus, le retard du flux X> sur le
tlux x,, est défini par la valeur du rapport (tg ?) de l’inductance propre
au secondaire a £, 1 la résistance ;•, -f- p du circuit secondaire
dans son ensemble. Le diagramme des vecteurs représentatifs des
flux et des forces électromotriecs en jeu dans les doux circuits offre
en conséquence les dispositions qu’indique la figure 738 (,).

On y voit d’abord le parallélogramme des flux X, 3t, avec leur
résultante ot, puis les deux polygones des forces électromotriecs
(1) On pourra se reporter d ailleurs aux paragraphes 91 et 92 (lome I) et comparer encore
le présent diagramme aux diagrammes des ligures C90, 693 et 091 qui correspondent
au cas du moteur à champ tournant (§§ 273 et 27l\110
MNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.

agissant respectivement dans le primaire et dans le secondaire.
Dans ce dernier notamment agit la force électromotrice de mutuelle

induction — OU -~-, qui retarde d’un quart de période sur

l’intensité et qui doit être représentée par un vecteur en retard de

~ sur x, ; cette force trouve comme réactions dans ce circuit la

force contrc-électromotrice d’effet Joule totale (>•., -+- p) I, et la
force contrc-électromotrice de selfinduction a £t \t qui avance

de -^- sur X j, et l’angle 9 des vecteurs « OU I, et [rt -f-p) I, est défini
par l’équation

Le vecteur total (/•, -f- p) 1, représente la force électromotrice totale
ct que les variations du flux résultant Jù engendrent dans le
secondaire ; c’est la résultante de aO\i I, et de a JC, I, prise en sens do
force électromotrice, ct si l’on eu retranche rt I„ réaction d’effet
Joule des nh spires du secondaire, il reste la différence do potentiel
V, aux bornes du secondaire.
Dans le primaire, aux bornes duquel est appliquée la différence
Fig. 73S.
de potentiel V,, réagissent : 1° la force contrc-électromotrice d’effet
Joule ;■, I„ représentée sur la figure par le vecteur OA en concordance
avec le vecteur du flux primaire K-x, 2° la force contrc-électromotrice
de selfinduction a £x I„ en avance d’un quart de période
sur I, ct représentée par suite par un vecteur AR en avance

de ■£■ sur OA, 3° la force contre-électromotricc de mutuelle induction
OU -jj de maximum a OU I<, qui avance d’un quart de période

sur /, et qui introduit le vecteur BV normal au vecteur du flux
secondaire Jô,. Si l’on remarque que la résultante e, des deux
forces contre-élcctromotrice a £x I, et a Oit I, est nécessairement
normale au flux résultant X>, aux variations duquel elle doit
correspondre, on constatera que l’on peut, une fois l’angle ç
donné, construire tout le diagramme ct déterminer par suite en
grandeur et en position le vecteur OU représentatif de la différence
de potentiel V, appliquée aux bornes primaires du transformateur
: l’angle l’OA représente le décalage »} qui s’établit entre
intensité et différence de potentiel dans le primaire pour la \dleur
particulière p donnée A la résistance du circuit extérieur, et la
détermination de l’échelle des forces électromotriecs ne dépend
plus que de la détermination de la valeur de l’une d’elles, soit
qu’on se donne le potentiel aux bornes de la canalisation V,, soit
qu’on se propose d’obtenir dans le secondaire une certaine intensité
Ii} ct que l’on se donne par suite V,.

Les deux vecteurs opposés AU et OG, tous deux normaux au
\ectcur représentatif du flux résultant X, représentent respectivement
les maxima des forces électromotrices totales des deux enroulements
du transformateur : l’une, E„ est la force contreélectromotricc
de transformation qui s’oppose, avec un certain
décalage A la différence de potentiel V„ l’autre, E„ est la forco
électromotricc qui agit en définitive dans lo secondaire et qui,
diminuée de l’effet Joule rt I, des mÈ spires de cet enroulemcvt,
produit aux bornes du circuit extérieur simplement résistant la
ditlérencc de potentiel Vj.

Ces deux forces correspondent aux variations du flux alternatif
total x> établi dans le circuit magnétique du transformateur ;

elles ont respectivement pour valeurs en volts

C’est A ces forces quo ^'applique exactement l’effet du rapport do
transformation défini par le rappoit des nombres de spires m,
et nh

et non au rapport des différences do potentiel V, et V,, qui diffèrent
respectivement do E, ct de E, de quantités déterminées
par les valeurs des forces contre-électromotriccs d’effet Joule et
par celles de leurs décalages sur les intensités.

La puissance fournie au secondaire par le primaire a pour expression
indifféremment

Elle est représentée, au facteur a £, près, par l’aire du triangle

ABF ou bien, au facteur a £, près, par celle du triangle OGP.

Ces deux triangles, qui sont semblables, ont pour rapport de
m '
similitude linéaire le rapport de transformation —-. Ils peuvent

donc se substituer l’un A l’autre, A conditiou do prendre les
échelles convenables.

Les puissances perdues par effet Joule dans les deux enroulements
ont pour expressions respectives

Elles sont représentées par les aires des triangles OAB, au facteur
a £x près, et OJF ou encore OJP, au facteur « £* près.
La puissance totale fournie au transformateur, soit

correspond A l’aire du quadrilatère OABF, au facteur a « £, près.
La puissance utile, qui a pour expression

.se retrouve sur lo diagramme, au facteur a £, près, dans l’aire
PFJ ou JGP. En divisant la hauteur DU du triangle primairo
ABU, comme nous l’avons fait A propos des moteurs A champ tournant
(fig. 698) , ou ce qui roviont au mémo on divisant lo côté XV
(fig. 738) en parties AJ, et AU qui soient entre elles dans lo rapport
de r, A r3 4- p ou encore do tg ? A tg 9, {tg ?, désigne lo quotiont
do a £t par r,) , et en joignant le point J, au point B, on obtiendra
dans les aires des triangles ABJ, et BJ, V la représentation, au
facteur a £x près, de la puissance perdue par effet Joule dans
l’enroulement secondaire et do la puissance fournio au circuit
extérieur (fig. 739).

Au régime particulier caractérisé par
la valeur p donnée A la résistance du circuit
extérieur, valeur qui définit l’angle ?
seul variable sur lo diagramme de la
figure 739, le rendement électrique du
transformateur est donné par le rapport
des aires du triangle J, BU et du quadrilatère
OAFB ou des hauteurs y T ct M I\

Rien ne serait plus facile quo do construire
en fonction de ç, ou de p finalement,
les courbes qui donneraient les divers

éléments du fonctionnement du transformateur, abstraction
faite naturellement des pertes par hystérésis et courants parasites
ainsi que des effets des fuites de flux. Il suffirait d’amplifier le diagramme
sur vecteur OU constant comme on l’a fait pour les moteurs
(§ 276). On obtiendrait de la sorte des courbes identiques A
celles de la figure 702. On remarquera en outre que, pour chaque
régime, la chute de tension totale entre les bornes primaires et les
secondaires serait donnée par la différence entre la diagonale J, V
m
multiplié par le rapport de transformation —- et la diagonale OU.

On constate ainsi que, pour que le rendement électrique soit
bon, il est nécessaire d’abord de donner des valeurs considérables

2aux
tangentes des angles 9, et ç„ c’est-A-dire aux rapports —

A wi,8 10s . 2r. A w ?, 2 108 n . , . . . . .
■ et -7^ . Or rx ct r,, résistances ohmiques de
rx 1 rt l
couns D’LLECTMCITÉ. — T. U. 8Fig. 739.m
D\NAMOS A COURVNTS ALTERNATIFS.

« j, et nit spires des enroulements du transformateur, varient en
raison directe des carrés des nombres de spires mx et m„ A peu
près en raison directo do la longueur do tour du noxau de fer soit
comme U^S, et en raison inverse des sections ç, et 7, du cuivre des

deux enroulements. La quantité A, d’autre
part, qui représente, A un facteur constant
près, l’inverse do la réluctanco du circuit
magnétique, varie comme la section S, A longueurs
do circuit ct A perméabilités égales.
La condition do grandeur suffisante des
tangentes des angles 9, et 9, revient donc
A développer les sections de cuivre et do fer
du transformateur. On est arrêté dans cette
voie par l’augmentation du prix de revient
de l’appareil, par celle de son encombrement,
mais aussi, en ce qui concerne le
nojau do fer, par l’augmentation des pertes
par hystérésis, dont la réduction a autant
d’importance que celle des pertes par effet
Joule seules comptées pour le moment ; en
augmentant enfin les sections du conducteur
des deux enroulements, on accroît sans aucun

doute la proportion des fuites do flux dont nous étudierons plus
loin l’influence.

Mais pour obtenir un bon rendement d’un transformateur où tg 9,
et tg 9, ont des valeurs avantageuses, il faut "encore le faire débiter
sur un circuit extérieur do résistance convenable, c’cst-A-dire
donner A p une valeur telle que l’angle 9 qui eu résulte définisse
un régime avantageux. L’examen du diagramme 739 montre que
le maximum du rapport des surfaces ABF et OAFB correspond A
l’angle 9 de V5° : le maximum du rendement électrique, mesuré
par le rapport des surfaces BJ,F et OAFB ou par celui des hauteurs
yT ct wF, se produirait donc pour une valeur de 9 un peu plus petite,
carsi l’on déplace T sur la demi-circonférence décritesur AB comme
diamètre (fig. 7V1) A partir du sommet qui conespond A l’angle 9
de V5°, on fait varier Dj de quantités du premier ordre, tandis quo
w F ne varie que do quantités du second. C’est d’ailleurs ce que
lig. 710.
TRVNSrORMATEURS. IIS

font ressoitir les courbes do la figuro 702, qui sont aussi bien applicable^
au cas du transformateur qu’A celui du moteur A champ

tournant {lK Le régime avantageux correspondrait
donc A uno valeur de 9 plus ou
moins voisine d’une quarantaine de degrés ;
mais il ne faut pas oublier que le présent
diagrammo no tient compte ni des fuites de
flux ni des pertes parlnstérésis ct courants
parasites. Or, l’effet des fuites de flux est de
rapprocher la direction de la forco contrcélectromotrice
ex de celle de la force contrc-électromotrice
de selfinduction « £, I, (angle
9' au lieu de l’angle 9, fig. 69V) ct d’augmenter
par suite notablement la \aleur do

9 qui rend maximum le rapport des aires relatives aux puissances
utile et totale (voir A co sujet les §$288ct 290).

Il x a d’ailleurs avantage A calculer les dimensions d’un transformateur
de telle façon que la puissance maxima qu’on a en vue
de lui faire produire corresponde, sur ses caractéristiques (voir la
fig. 708) , A une ordonnée située au-delA (A gauche) de l’ordonnée
de rendement maximum, plutôt qu’en deçA : on réduira ainsi les
dimensions de l’appareil et, en môme temps, la valeur du décalage
9 que le débit sur la résistance extérieure fera naître entre
intensité et potentiel primaiie.

Enfin l’hystérésis, en offrant effectivement uno occasion de
tra\ail au courant primaire, diminue le décalage de l’intensité sur
la force électromotrice totale ex et il en résulte, ainsi que nous
allons le voir au paragraphe suivant, que la direction de l’intensité
I, se rapproche davantage encore de la direction opposée A
(1 ; Les iqualions qu’on peut déduite do l’inspcclion du diagramme des \ecteurspour
le Iransformaleur comme pour le moteur (§ 274) , en remarquant simplement que 2ncNTE« I. V » Icorrespond à la puissance —~ ct 2n c N à la puissance —-j- 1, donnent d’ailleurs pourlaleur de 9 rendant maximum le rendement eleclriquc -^rlangente toujours plus petite que 1.riB'. 741.
I, ct qu’au lieu do la relation

qui se lit sur la figure 738, on peut admettre, au moins pour la
pleine charge, l’égalité

Les intensités sont donc approximativement entre elles comme lo
sont exactement les forces contre-élcctromolrice ex et électromotrice
Ci, dans le rapport de transformation —.

C’est dans ces conditions que l’on peut démontrer, comme l’a fait
M. Kapp r, qu’il y a avantage A répartir la section de cuivre totale
des deux enroulements du transformateur de telle façon que les
perles d’effet Joule dans l’enroulement primaire et dans l’enroulement
secondaire (triangles OAB et AEJ sur la figure 739) soient,
A pleine charge, exactement égales.

287. Pertes par hystérésis et courants parasites. —
Il est un moyen simple d’obtenir sur un transformateur donné la
mesure de l’importance des pertes par hystérésis et courants parasites,
c’est de déterminer la puissance que l’appareil absorbe A
vide sous l’action de la différence de potentiel nécessaire pour
engendrer dans le secondaire une force électromotrice E, de valeur
normale. Cet essai est sous tous les rapports analogue A ïclui d’une
dxnamo en réceptrice A vide (§ 25V, tome I).

Pour le faire, on applique aux bornes primaires une différence
de potentiel, un peu plus grande que la force contre-électromotricc
E, du régime normal, et l’on règle la valeur V, de cette différence
de potentiel de façon que la différence de potentiel aux
bornes isolées du secondaire \\ soit égale A la force E, du régime
normal. Aux pertes de flux près, dont l’importance varie d’ailleurs
dans une certaine mesure avec les débits, le flux DZ, du circuit magnétique
atteint sa valeur normale, puisque entre E, et DZ on a
toujours la relation E* = a mt OÙ 10- 8.

Le seul travail que produit alors par seconde le courant pri( !) 
Les transfoi moteurs à courants alternatif !, simples et polyphasés, |ar Gisbert
Kapp.
maire I, correspond A l’effet Joulo primaire ct aux pertes HP par
hjslérésis ct effet Joulo des courants parasitos. Si ces pertes HP ne
se produisaient pas, lo flux Dû correspondrait directement aux
ampèretours mx Im en désignant par Im lo maximum de l’intensité
primaire qui s’établirait alors, ct la forco E, = a mx X 10-s no serait
autre que la forco contre-électromotrice do selfinduction
a £x I,„. Lo diagramme se réduirait donc A celui qu’indique la figure

7V2, l’angle 9 du secondaire
ouvert ( tq 9 = — } dcvenant

nul avec p = oc, et
la seule puissance dépensée

-^' cos 9, serait celle qu’absorbe
l’effet Joule primait c et
quo représente lo trianglo
OABF au facteur a £x près.

Mais l’hystérésis et l’effet
Joule parasite entrent en
jeu, et la puissance fournie
~~ cos ty s’accroît en proportion
: I, devientplusgrond

que Im et ty plus petit que 9,. Dans leur ensemble les courants
parasites jouent le rôle du courant qui s’induirait dans un secondaire
accessoire enroulé sur le noyau et fermé sur lui-même :
ils fournissent des ampèretours et un flux Nh qu’il faut composer
avec le flux Où, total du primaire pour avoir le flux résultant X.
Si, pour simplifier lo diagramme, nous voulons admettre que
l’hystérésis donne un effet analogue et représenter par un flux Xh
convenable l’ensemble du flux qu’il faut composer effectivement
avec le flux X, correspondant A l’intensité effective I, pour obtenir
le flux X tel qu’il est, ct de plus admettre que l’angle -i% propre
au secondaire accessoire est nul, nous porterons Xh en retard de

£- sur X, et X, sera disposé comme l’indique le diagramme 7V3.

Ceci revient A distinguer dans lo courant primaire total I, deux
Fig. 742.
m.NAMOS A COUIUNTS AIJKUNATIIS.

composantes : l’uno Im, courant do magnétisation, nécessaire a
donner lo fluv ) t. abstraction fatto do tout travail, et en concordance

avec lui, l’autre Ih, courant
watté, en concordance de E|,
dont le produit par K, représente
les watts perdus dans le secondairo
auxiliaire, c’est-à-dire les
watts do l’hystérésis et des effets
Joule parasites. Le diagramme des
vecteurs des forces élcctromotrices
en jeu devient alors celui
qu’indique la figure 7\\ : dans

ectto figure »') , l’aire du triangle O'AIV représente les watts de

l’effet Joule dans le primaire
—~, toujou au

facteur a « Ci près, et les
watts de l’hystérésis et des
courants parasites, qui ont

, F, I, .

pour valeur —— sin rtf

correspondent u l’aire du
triangle AB'B. La différence
de potentiel aux
bornes du primaire est O'B
et la puissance totale absorbée
par le transformateur

—Tj-i- cos 6 correspond à l’aire du quadrilatère 0 ABB'.

L’expérience faite sur le transformateur en fonctionnement à
vide permet de construire celte figure. 11 suffit de mesurer la différence
de potentiel aux bornes du primaire (V, = V tff V 2 dans
l’hypothèse de la loi sinusoïdale) , l’intensité I„ la puissance W et
la résistance >•,. On porte, à une échelle quelconque, un segment
(1) l’our rendre plus claire la onstruction, on a augmenté a dessein lV're 0 AB et
réduit l’angle ?i que 0 0' doit faire a\ec 0 A.lu. 743lig. 714.
0 11 égal au quotient -^y-1-, qui représente la projection do O'B
M
sur la direction de I,, puis on décrit, avec un rayon égal à V,, un

arc de cercle qui coupe la verticale tie l’cxtrémité
du segment précédent au point B.
On prend sur co segment uno longueur O'A
égale a >•, I,. Le point A est la projection du
point B', qui doit être d’ailleurs sur la normale
A la droite AB.

On peut alors mesurer sur la figure l’angle
r„ qui représente lo décalage entre l’intensité
Ii et sa composante de magnétisation
Im, et calculer immédiatement cette dernière,
ainsi que l’autre composante Ih. En
mesurant enfin la différence de potentiel V,
aux bornes du secondaire, qui est ouvert, en

la multipliant par l’inverse du rapport de transformation —-ot en
 ?i if
comparant lo résultat à la longueur du vecteur AB, représentatif

de E„ on aura un renseignement sur l’importance de l’effet global

des fuites de tluv et des erreurs commises, car, sans fuites et sans

erreur, on doit avoir E. —- = Vj.

Voyons maintenant à tenir compte des pertes par hystérésis et
courants parasites pour un régime quelconque. Nous pourrons admettre
que, dans les limites assez rapprochées entre lesquelles varie
le flux résultant (remarque faite au § 279, fig. 706) l’angle rn que
définissent les intensités Im et Ih ou encore les flux résultant ^) b et
auxiliaire Xh (fig. 713) , ne vario pas. Nous raisonnerons alors de la
façon suivante. Pour une \alcur donnée de la résistance extérieure
f, le diagramme des forces électromotriecs et des flux en jeu serait,
s’il n’y avait de pertes ni par hystérésis ni par courants parasites,
celui que nous avons déjà construit et que reproduit la
figure 7 VC à cela près que, pour dégager la partie OA do la figure,
nous avons transporté au point A le centre des vecteurs des
flux ainsi que celui des vecteurs des forces électromotrices du secondai^
c ; mais, par suite de la réaction magnétique du secondairo
rig. 715.
DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.

auxiliaire représentatif do l’effet des circuits parasites et de l’hystérésis
du fer, aux ampèretours primaires totaux s’opposent, en môme

temps que les ampèretours secondaires (flux x,) , les ampèretouis
fictifs du flux j) bh normal au flux existant 3&. L’intensité primaire
totale l’i doit donc comprendre, en plus de I,, une composante
Ih qui fournisse précisément, normalement au flux 0î>, lo surcroît
d’ampèrctours nécessaires. Nous mènerons donc par A une droite
qui fasse avec AN l’angle •/ ;; nous définirons ainsi, à l’échelle des
flux, le flux fictif ùx>h et nous le reporterons en N,N’, pour le composer
avec 3ôi et obtenir lo flux Sfc’x total des ampèretours primaires
(vecteur AN/). Nous n’aurons donc qu’Amener par 0 une
normale à la direction du flux résultant 3b, et à la limiter au prolongement
de Dô'i, pour avoir en 00', A l’échelle des forces électromotrices
primaires, la force électromotrice d’effet Joule correspondant
au nouveau courant Ih, et, en O'A finalement, la force
contre-électromotrice d’effet Joule total primaire du courant total
1',.
On obtiendra la force contre-électromotrice de selfinduction du
FIg. 7iG.TRVNSFORMATEURS. 121
primaire avec sa nouvello valeur « £, I\ en menant AB' normale
A O'A. Il est visible qu’on aura, en O'OA, B'BA, N’,N,A, des triangles
semblables, et que les puissances en jeu seront représentées, au
facteur « £, près toujours, 1° la puissance d’effet Joule primaire
par l’airo du triangle O'AB' ; 2° la puissanco IIP absorbée par l’hystérésis
et les courants parasites par l’airo AB'B ; 3° la puissance

F 1' FI

-—— ; fournie au secondaire, égale A la puissanco -^sin^ou

Ei L

■ sin ( ? -f- r/) — HP, par l’aire ABl\ On peut diviser cette dernière,
par la construction indiquéo précédemment, en parties ABJ
et JBF représentatives respectivement do la puissance d’effet Joule
secondaire et de la puissance fournie définitivement au circuit extérieur.
La puissance totale correspond A l’airo du quadrilatère
AO'BT.

On lit enfin sur la figure lo décalage entre l’intensité \\ et la
différence de potentiel aux bornes primaires OT : il est donné par
l’angle ty et l’on voit que l’effet do l’hystérésis et des courants parasites
est d’augmenter d’un angle r/ le retard de l’intensité secondaire
sur l’intensité primaire (ce retard est mesuré par l’angle

288. Effet des fuites de flux ; mesure de leur importance.

— Nous avons raisonne jusqu’ici comme s’il ne se produisait aucune
fuite de flux entre les deux enroulements du transformateur.
En réalité, lorsque le transformateur est bien construit avec un
circuit magnétique de faible réluctance, la portion de flux de
chacun des enroulements qui évite l’autre est relativement faible ;
mais, A pleine charge au moins, l’effet de ces fuites n’est pas
négligeable et nécessite, sur le diagramme des vecteurs, des
corrections du genre de celles que nous avons indiquées déjA
pour le cas des moteurs polyphasés. Pour simplifier, nous admettrons
encore que le flux inutile de chaque enroulement est une
môme fraction du flux total de chacun d’eux.

Désignant toujours par A le produit des facteurs constants, explicités
plus haut, par l’inverse de la réluctance du circuit magné-

tiquo qui porto les flux utiles, et par v la valeur, supposée commune,
des deux coefficients d’Hopliinson vi et v„ nous exprimerons
les flux totaux primaire et secondairo par les formules :

Les coefficients de selfinduction des deux enroulements auront
alors pour valeurs respectives

et leur coefficient d’induction mutuelle sera

Le flux du circuit magnétique, qui résultera des ampèretours primaires
et des ampèretours secondaires, sera la résultante des flux

réduits ou utiles -^- et —-, et les flux et les forces seront disposés
V V
comme l’indique la figure 7V7. Les points « , ?*, N,N, limitent respectivement
les x'ecteurs des flux réduits et totaux du primaire et
du secondaire.
Fig. 747.
TRANSFORMVTEURS. Ul

Dans le secondaire agiront les variations inductrices du flux réduit
-~ (soit la force r/.) lU,) et les variations réactrices du flux

total secondaire K » (soit la force a £ » I,) , et, bit n’y a pas il inductance
atvrieurc, la direction de X„ qui est celle do l„ sera normale
A la résultante 0ï>" des flux —— et Dî„ en faisant d’ail loin s avec
atklx l’angle 9 défini par la relation

D autre part, dans le primaire, entreront en jeu, outre la réaction
d’effet Joule >•, I„ la force contre-électromotrice « £, I, correspondant
aux variations du flux total primaire dln et la force contreélectromotrice
do transformation ad\l I, normale A O/i,. Ces deux
forces, a£x I, et a,V\, I„ se résument dans l’effet des variations du

flux X>' résultant du flux x, et du flux réduit— : lo vecteur A G
v
est donc normal A la résultante de 0N\ et de Qns, et fait avec AB

l’angle 9' qui diffère de 9 de la quantité s définie par la relation

(S 279) 

Les forces d’induction totales en jeu dans les deux enroulements
correspondent donc respectivement aux flux &' et dï>'' : elles ne
sont plus directement opposées, comme dans le cas où l’on néglige
les fuites de flux. Mais on peut les considérer comme les résultantes
d’un môme flux, qui est le flux DL effectivement établi dans le
circuit magnétique du transformateur, et respectivement des flux
différentiels ?Î, N, et nt N,, qui correspondent exactement aux
fuites c’cst-A-dire aux parties inutilisées en induction mutuelle des
flux propres A chaque enroulement. Menons en effet, par 0 et
par C, les droites 0Lâ et L, C toutes deux normales A la résultante
X des deux flux réduits 0rtt et Oiii : les vecteurs OL, et Li C représenteront
respectivement les forces électromotrice anii =) blO- 8
et contre-électromotrice anii XlO- 8, que les variations du flux ot,
engendrent dans le secondaire et dans le primaire, et les portions
GL, et AL, des vecteurs a £t L et a £, lx représenteront les portions
m mNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.

des forces contre-électromotricos do selfinduction correspondant
aux portions M, N, et nx N, des flux d’ampèretours secondaires et
primaires. En désignant par/, et /, les coefficients do selfinduction
différentiels des deux enroulements, on écrira
* « 
et l’on pourra considérer que, dans le secondaire, la force électromotrice
E, = am, JM0- 8 (vecteur OL,) trouve comme réactions
les forces contre-électromotrices (r, -+- p) I, (vecteur OG) et ai, Ij
(vecteur GL,) et quo, dans le primaire, s’exercent comme réactions
avec t\ I ? (vecteur OA) les forces contre-électromotrices alx I, (vecteur
AL,) et E, = amx 3t>10- 8 (vecteur L, G). Les forces ainsi définies
alx 1, et al, I, sont donc les forces do selfinduction des
deux circuits primaire et secondaire en présence l’un de l’autre,
combinaison faite des flux qui oscillent dans le circuit magnétique
commun. Les réactances différentielles alx et al, définiront avec

les résistances rx et r, des facteurs de décalage tg •/, — —- et tg fa

= —— pour les deux circuits ; ces angles •/, et */* varient naturellement

avec l’importance des fuites et, par conséquent, avec les
intensités I, et L.

Rien n’est plus facile que d’obtenir pour diverses valeurs des
courants une mesure approximative de ces éléments, dont il importe
de connaître la valeur moyenne au moins pour le débit
normal. On fait fonctionner le transformateur en court circuit secondaire,
et l’on règle la différence de potentiel A ses bornes
primaires de façon A obtenir dans le secondaire l’intensité \, normolc
w : il est évident A priori que cet essai renseigne sur la valeur
du coefficient de selfinduction du primaire en présence du secondaire,
et par conséquent sur l’importance des fuites do flux,
comme l’essai A vide du paragraphe précédent renseignait sur la
valeur du coefficient de selfinduction total du primaire suppres(1) 
Rapprocher de cet essai les essais de dynamos faits à débits déterminés (§ 210,
tome 1).
sion faite du courant dans lo secondaire Construisons d’ailleurs le
diagramme des vecteurs pour ce nouveau cas (fig. 7'i8). La résistance

p étant nulle, l’angle
9 devient égale A 9,, et l’intensité
I, passe presque en
opposition avec I,, vu la
très grande valeur do tg 9

== —- ; le triangle des

forces du secondaire est
alors disposé comme l’indique
la figure, lo flux &"
étant alors très voisin de la
normale A OA. Le flux dl,
fait avec ÙX>" l’angle •/, défini
précisément par l’importance
des fuites de flux
de secondaire A primaire

primaire, il s’y engendre la force E', représentée par lo vecteur
AC ; ce dernier est normal A &' qui fait avec D£>" l’angle s défini
par l’ensemble des fuites do flux, et la normale A x menée par
G se trouve disposée comme l’indique la figure. Elle définit le point
L| qui, joint A 0, donnerait une droite inclinée sur OA d’un angle

égal A •/,, angle défini par la lelalion ( tg 7, = —•).

Or, menons par L, la parallèle A OG, c’est-A-dire la normale
Lxg A Cl 1 : nous définissons un triangle rectangle semblable au
triangle OGL„ c’est-A-dire que l’angle CLxg n’est autre y, et que,

le rapport entre CL, et OL, étant l’inverse —- du rapport de transformation
(CL, = amx 31.10- 8 et OL, = amt 0ôlO-8 ;, les segments
Lxg et gC représentent les forces contre-électromotrices d’effet
Joule et de selfinduction réduite du secondaire multipliées par le

rapport —-. L’angle ^, que 1 intensité I, fait alors avec la différence
lig. 718.120 DNNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
de potentiel V,, n’est donc autre qu’une moxcnne entre les deux
décalages •/, et •/, qu’il s’agit de mesurer, puisque V, est la résultante
des quatre vecteurs OA, AL,, Lxg et gC.

On aurait donc, en mesurant 1„ V,, W et rx dans cette expérience,
les éléments voulus pour bâtir le quadrilatère OACL,
comme nous l’avons fait au paragraphe précédent pour l’essai A
A vide (fig. 7V5).

Mais, en réalité, dans les résultats des mesures sont comprises les
pertes par hystérésis et courants parasites. Il faut donc, pour être
rigoureux, corriger le diagramme en ajoutant la construction relative
A ces pertes.

289. Combinaison des pertes diverses ; diagramme
complet. — L’addition de la correction des pertes IIP se fail sans
difficulté sur le diagramme qui tient compte des fuites de flux.
Il suffit pour cela de remarquer que, A très peu près, c’est la résultante
) h des flux réduits onx et on, qui règle les pertes de cette
nature, car c’est cette résultante qui représente le llux effectivement
établi dans le fer du transformateur.

Quelles que soient les conditions de débit du transformateur,
nous considérerons ce flux 0X, comme accompagné d’un flux Xh,
représentatif de la réaction fictive du secondaire auxiliaire du
paragraphe 287. Nous mènerons une droite faisant avec le
\cctcur ^ (fig. 7V9) un angle r( ; sur une normale quelconque
au vecteur 3ô nous prendrons, A partir de la rencontre de cette
normale avec la droite ON,, un segment égal au segment compris
entre <X< et la droite v ;, et, en joignant A 0 l’extrémité de ce segment,
nous définirons l’ongle r/ que l’intensité totale I', fait avec
la direction de l’intensité I, ; nous mènerons par le point A la parallèle
O'A A ON’, et limitant cette parallèle A sa rencontre 0' avec
la normale menée par 0 au vecteur DC, nous aurons en O'A la
nouvelle valeur de la force contre-électromotrice d’effet Joule
primaire }\\\. Les flux enjeu dans le primaire seront alors le flux
ON’,, dont la portion On\ est seule contenue dans le fer, puis le
flux xh> représenté parn’j nx ou N’,1I, et enfin le flux On, que nous
portons en UN’. C’est A la résultante 0 ?/ de ces flux que doit être
en définitive normal le segment AC, qui résume les forces partielles
Ali', B J3j et P, C, correspondant aux dhers flux. AH' a pour
TRANSFORMATEURS.127
valeur a £, I', ou amx dï>'x 10s, B'B, correspond au flux N’,1I et a
pour valeur amx &h 10's et B, C,, égale A BC, représente la force
d’induction mutuelle du secondaire qui n’a pas changé.

On remarquera que la puissance totale -£- cos -V est alors représentée
par l’aire du quadrilatère AO'B'C,. Le segment BG, résume

les forces contre-électromotrices
B'B, et B, C, des pertes IIP et de
l’induction mutuelle. Si l’on projette
B, sur BC, en £,, normalement A O'A
(fig. 7' »9 bis) , on a, dans l’aire du
triangle AB'6X, la représentation des
pertes IIP, au facteur « £, près,
comme dans l’aire O'AB' celle du
nouvel effet Joule primaire, et il suffit
de diviser AC, en segments proportionnels
A ;•, et A f, pour obtenir
les deux parts de l’effet Joule secondaire
et de la puissance utile.
lig. 719.lig. 71U bis.DYNAMOS A COUR VNTS ALTERNATIFS.
On remarquera encore que, si, par le point L,, on mène la parallèle
au flux total du fer 3t>, et qu’on limite cette droite A sa rencontre
L’, avec la droite d’angle r,\ on obtient en AL’, la nouvelle
force de selfinduction réduite alx I'„ qui correspond au flux hors
fer n\ N’,, et que le segment L’, C,, égal et parallèle au vecteur L, G
(puisque l’on a visiblement B, B = G,G= L’,L,) , représente la force
amx Dï, 10squi résume les autres réactions du transformateur. Les
aires des triangles O'AL’, et AL’, C, représentent d’ailleurs, au facteur
alx près cette fois, la puissance d’effet Joule primaire et la
puissance transmise A la fois au noyau de fer et au secondaire, et
l’on peut diviser ce dernier triangle en parts proportionnelles A
l’effet Joule secondaire et A la puissance utile, comme nous avons
fait pour le grand.

Voyons maintenant ce que devient le diagramme de la figure
7V8, qui correspond A l’essai en court circuit secondaire, lorsqu’on
y ajoute les forces mises en jeu par les effets d’hystérésis et de
conductibilité parasite. Reproduisons d’ailleurs seulement les polygones
des forces primaires dont une partie est semblable aux
triangles secondaires, et, pour ne pas changer la figure, faisons
A part la construction de l’angle r/ A l’aide de l’angle vj. Nous

n’aurons qu’A mener par A la
droite AO' faisant avccAO l’anglo
r/, ainsi que la normale AL’,,
puis, par 0, la parallèle 00' A
CL, ; nous mènerons par L, la normale
L,L’, A L,c, et, en transportant
L,C en L’,C,, nous obtiendrons
la figure 750.
l’Jtf. 750.lig. 751.TRANSFORMATEURS. 129
Cette figure nous montre que la direction O'A de l’intensité se rapprochera
en général beaucoup de la direction opposée A Ij. La mesure
de l’intensité primaire I',, do la différence de potentiel Y', (vecteur
O'ci)  et de la puissance W nous permettra de définir l’angle </,
que nous prendrons pour moyenne des angles */i et */ » que nous cherchons
A déterminer. En portant en effet sur une direction quelcon2\V


que des segments O'A et O'D respectivement égaux A r, 1', et A -n*
i
(fig. 751) , puis en élevant la perpendiculaire DC, jusqu’A sa rencon
tre avec l’arc de circonférence décrit de 0' pour centre avec V, pour
rayon, on déterminera le vecteur O'C, qui fera avec O'D l’angle </.

En multipliant successivement par — et par — la tangente de

cet angle, on aura une valeur approchée des coefficients de
selfinduction différentiels /, et /, des deux enroulements et par
conséquent un renseignement sur l’importance des fuites.

290. Fonctionnement du transformateur sur circuit
extérieur à réactance. — Considérons enfin le cas où le circuit
extérieur mis aux bornes secondaires du transformateur
offre de la réactance, positive ou négative, en môme temps que
de la résistance. Soit en un mot <{/, l’angle défini par la relation

angle qui mesure le décalage entre intensité I, et différence de
potentiel V, aux bornes du secondaire ; s’il agit dans le secondaire
des forces contre-électromotrices de transformation, comme il
arriverait si le transformateur alimentait des moteurs ou d’autres
transformateurs, a\ et p représentent les composantes de l’impédance
totale du circuit extérieur (§ 92, tome I). Construisons d’ailleurs
le diagramme des vecteurs (fig. 752).

Dans le secondaire agiront, A rencontre de la force électromotrice
« OUI, du primaire, la force contrcélcctiomotrice d’effet
Joule r,\, (vecteur OB) , la différence de potentiel V, (vecteur RK) 
faisant l’angle •}, avec r,\, et ayant pour composantes pi, (vecteur
HG) et « XI, (vecteur GK) , et enfin la force contre-électromotrice do
selfinduction aZ,\, (vecteur KP) décomposante en deux parts
al,\, (vecteur KL,) , correspondant au flux perdu pour le primaire,
coins D’ÉLECTRICITÉ. — T. H. 0
et a (£,-/,) If (vecteur L,P) correspondant au flux réduit —, c’estA-dire

au flux que les ampèretours secondaires établissent dans
le circuit magnétique commun A.

Le flux —• correspondant aux ampèretours primaires avance

d’un quart de période sur la force électromotrice « OlU,, et le
flux résultant 5t>, effectivement établi dans le circuit A par les
ampèretours primaires et secondaires, est normal au vecteur OL„
qui représente la résultante do « 0111, et de a (£|-/|) I », c’est-Adire
la force électromotrice amt x 10- 8 appliquée au secondaire.
Dans le primaire les forces en jeu sont donc disposées comme
l’indique la figure, abstraction faite des composantes nécessitées
Fig. 752.TRANSFORMATEURS. 131
par les courants parasites et l’hystérésis : la résultante de « £,I,
et « OUI, (vecteur AC) est normale au flux =) *,', résultant de 3t> et

du flux différentiel ( 1 —— J 3t„ le vecteur L,C, normal A *) t>, parallèle
A OL, représente la force contre électromotricc a mx dï> 10- 8
et AL, la force contre-électromotrice de selfinduction différentielle.
La différence de potentiel V, aux bornes du primaire est
donc donnée par le vecteur OC, résultante de OA, AL, et L,C.

L’angle 9, décalage total entre I2 et a0) \\x est donné par l’angle
FAB et l’angle 9' par CAB. L’angle s, qui, dans les cas précédents,
ne correspondait qu’aux fuites de flux dans le transformateur,
comprend ici tout l’angle ty, en plus : le flux d’induction
extérieur joue en effet exactement le rôle des fuites do flux de
secondaire A primaire, la force contre-électromotrice « XI, ajoutant
directement son action Ali force « /, !„ et la réduction de
puissance du transformateur est d’autant plus grande que la
réactance extérieure est plus considérable, On voit tout l’intérêt
qui s’attache A la réduire, soit en ajoutant des récepteurs sans inductance
tels que des lampes A incandescence aux récepteurs A
grande réactance, soit en augmentant la capacitance du circuit
extérieur si l’inductance en reste trop considérable.

L’emploi de condensateurs s’impose notamment avec les transformateurs
A circuit magnétique ouvert, où les fuites de flux sont
relativement plus considérables, en raison môme de la grande réluctance
du circuit, et où la réduction du facteur A conduit, A
égalité de section de cuivre, A des valeurs relativement faibles
des angles 9, et 9, du primaire et du secondaire.

Il importe dans tous les cas de déterminer les conditions de
charge qui peuvent correspondre A un bon rendement du transformateur,
lorsque l’angle ty, se trouve donné par la nature des
récepteurs A alimenter. Supposons par exemple que le transformateur
soit destiné A alimenter des lampes A arc, dont le facteur
de puissance correspond A un angle •}, assez voisin de V5° ; ces
lampes seront montées par groupes de nombre déterminé en série,
et nous pourrons faire varier le nombre des groupes en circuit.
Dans la forme du polygone des vecteurs secondaires (fig. 752) ,
qui, au facteur 1, près, représentent aussi bien les résistances clî-
132 DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
verses que les forces électromotrices, ce qui changera, lorsque nous
ferons varier l’impédance extérieure, c’est le rapport de la distance
KG A la distance BO. Une augmentation du nombre des lampes
correspondra A une réduction de p, et le point R se rapprochera
de G : l’angle 9, restant constant, l’angle 9 augmentera.

Le point F du polygone des résistances primaires, dont la
forme seule définit les rendements, décrira l’arc de cercle de diamètre
AB (les vecteurs représentent les diverses résistances au
facteur I, près, et abstraction faite de ce facteur, nous pourrons
conserver OA et AB constants). En môme temps l’angle s variera,
parce que les fuites de flux prennent d’autant plus d’importance
que les débits augmentent, mais si l’inductance extérieure a\ est
considérable par rapport A l’inductance al, et « /, des fuites, on
pourra considérer s comme assez voisin de ty„ et le point C, s
lestant hypothétiquement constant, décrira l’arc de cercle ayant
AC0 pour diamètre (C0 AB = s, fig. 753). Le partage des puissances,

toujours représentées
par les aires des
triangles, se fait entre
les spires du primaire
et le secondaire
dans le rapport
de wD A DC : pour
obtenir un bon rendement,
il faudra
donc que l’angle 9
soit tel que le point
C tombe dans le voisinage
du point le
plus A droite CM de
l’arc de cercle BCA.
Cette condition conduit

A adopter pour 9 de grandes valeurs, d’autant plus grandes
d’ailleurs que e et par conséquent ty, sont plus considérables.

A ce diagramme il importe d’ojouter, pour obtenir des résultats
exacts, les vecteurs relatifs aux pertes par hystérésis et courants
parasites. Cette construction se fera sans difficulté comme
Fig. 753.TRANSFORMATEURS.133
on l’a indiqué au paragraphe précédent, en partant de la direction
de Oô et en se donnant (soit qu’on l’ait mesurée par un essai
A vide, soit qu’on l’ait estimée par le calcul) la valeur de l’angle Y).
290 bis. Perte de charge ; méthode de Kapp pour la déterminer
rapidement. — En nous reportant au diagramme de
la figure 752, nous voyons que les différences de potentiel aux bornes
primaires et aux bornes secondaires sont respectivement déterminées,
aux échelles quelconques employées pour tracer les vecteurs
primaires et secondaires, par les vecteurs RK, ou SL, et OC. 11
est facile de représenter V, sur le diagramme primaire. On remarquera
en effet que les triangles L, CB et OL, P sont semblables,
comme ayant leurs côtés parallèles, et que le rapport de similitude
est le rapport de mx A m„ puisque les vecteurs L,C et OL,
représentent respectivement les forces amx Dt> 10- 8 et am, Ol> lu- 8
engendrées par les variations du flux Dfc. Il suffit donc de mener
par L, des parallèles Lxg et L,c aux droites OR ou AF et OS, et par
C la parallèle Ce A L,S pour obtenir en Ce la représentation du
produit de V, par mx. On lit alors immédiatement sur la figure
la différence entre le potentiel V, amplifié et le potentiel V,. Mais
il faut tenir compte des effets d’hystérésis et de conductibilité parasite.
Ceci conduit A passer du triangle OAL, au triangle OAL’t
et A transporter le contour L, g c C en \Jxgxcx C, parallèlement A
lui-même (fig. 75 V). Les vecteurs des forces enjeu donnent alors le

diagramme qu’indique ld figure
75i, où nous lisons la différence

entre —- V, et V, : c’est 1A ce
m,

qu’on pppclle la perte de charge

pour le régime considéré. On

retrouve, dans une partie de la

figure, tout le diagramme de

Fessai en court circuit (fig. 750).

Si cet essai a été fait au débit I,

qui correspond au nouveau régime

considéré, on peut admettre sans grande erreur que les triangles
O'AL’,, L’,« 7,c, sont les mômes dans les deux cas, et semblablemont
disposés, par la raison que pour les régimes de rendement
Fljj. 751.13 i DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
convenable, les directions des intensités F, et I, sont presque opposées.
Il suffit alors, pour déterminer la perte de charge, d’ajouter
au diagramme de la figure 750, ou A celui de la figure751 fournie
par l’expérience, les deux vecteurs c,C, et O'C, en les déterminant
par les deux conditions 1° que C,c, fasse avec gxL\ l’angle <]>, défini
par les données du circuit extérieur, 26 que O'C, soit égal A la
différence do potentiel appliquée aux bornes du primaire.

On construit donc, A une échelle quelconque, avec les données
de l’essai en court circuit au débit normal I„ le triangle 0 De de la
figure 751 (nous supprimons, prur simplifier, les accents, bien
que les vecteurs déduits de l’expérience comprennent les effets d’hj stérésis).
On décrit du point 0 comme centre, un arc de cercle de
rayon égal, A la môme échelle, A la différence de potentiel V, qu’on
appliquera aux bornes du primaire : pour obtenir alors, au facteur
mx près, le vecteur représentatif de la différence de potentiel
V„ qui s’établira aux bornes du secondaire lorsqu’on fera débiter
le transformateur au débit I, sur circuit extérieur susceptible d’imposer,
A ce même débit, un décalage •}„ il suffira de mener par
le point G un vecteur faisant avec la direction de l’intensité I, un
angle égal A •%, et de limiter ce vecteur A son intersection avec la

circonférence 0 (fig. 755).

Nous retrouvons ainsi la construction
indiquée par M. G.
Kapp (1) pour obtenir les parties
essentielles du diagramme des
vecteurs d’un transformateur et
déterminer la perte de charge
sur circuit quelconque. Ce dernier
élément est en effet immédiatement
déterminé par le
prolongement cp du vecteur cC,
prolongement limité A la circonférence
décrite de c comme
centre avec V, pour rayon.
Cette construction n’est valable

qu’autant que l’intensité F, reste A peu près en opposition avec
(l) 
Les transformateurs à coulants alternatifs, par Olsbcrl Kapp.Fig "55.TRANSFORMATEURS. 135
l’intensité I„ car c’est avec la normale FC A l’intensité I, que le
vecteur cC fait en réalité l’angle -i,.

Le diagramme de Kapp montre l’effet produit dans les conditions
précédentes par l’inductance ou la capacitance du circuit extérieur
: la perte de charge augmente avec l’inductance, elle peut
s’annuler et même changer de sens avec un circuit extérieur de capacitance
suffisante ; le potentiel aux bornes du secondaire s’élève

alors au-dessus de la valeur qu’indiquerait le quotient V, —- du

potentiel primaire par le rapport de transformation.

291. Essais des transformateurs. — Les essais de bon
fonctionnement d’un transformateur comportent les mesures d’isolement
et les relevé 0 ordinaires de puissance, de différence de
potentiel, d’intensité, de température : la mesure du décalage entre
intensité et différence de potentiel résulte de l’emploi simultané du
wattmètre, de l’ampèremètre et du voltmètre, ou encore de l’application
de la méthode des trois voltmètres (§ 1V8). Le rendement
total du transformateur est donné par le rapport des puissances
aux bornes du secondaire et du primaire, et l’ensemble des pertes
par effets Joule directs et indirects et par hystérésis correspond A
la différence de ces puissances. La connaissance des résistances
des deux enroulements permet d’estimer la part qui revient aux
effets Joule directs dans ces pertes totales.

Les essais doivent se faire A divers régimes, et durer assez longtemps,
au régime de débit maximum, pour démontrer que le transformateur
supporte, sans élévation exagérée de température, le dégagement
dechaleurqui correspond alors aux pertes. De tels essais
sont nécessairement coûteux, s’il s’agit de transformateurs de grande
puissance. Il y atout avantage alors A recourir A l’emploi de méthodes
de fonctionnement mutuel, analogues A celles que nous
avons décrites pour les essais de dynamos (§ 255, tome 1) , lorsque
du moins on dispose de deux transformateurs identiques : les génératrices
d’alimentation n’ont alors A fournir que la puissance
correspondant aux pertes des deux transformateurs, et de plus les
mesures, portant directement sur de faibles puissances, offrent
une exactitude relative bien supérieure.

En nous reportant aux dispositions indiquées pour les dynamos,
DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
rous voyons qu’on peut chercher A fournir la puissance compensatrice
des pertes, soit en augmentant le potentiel aux bornes de
l’un des deux transformateurs, soit en augmentant le courant qui
l’alimente. Il faut d’abord monter en opposition les deux secondaires
identiques des transformateurs T’ et T ' et relier en opposition
encore leurs bornes primaires, comme l’indique la figure 75G,
en intercalant toutefois entre eux le secondaire d’un transformateur
auxiliaire T dont on connaîtra le rendement. Si l’on pouvait,
par un moyen quelconque, établir entre les deux transformateurs
T’ et T ' une dissymélric comparable A celle qu’on obtient entre les
dynamos G et B des figures 616 et 617 (tome 1) en donnant A leurs
champs inducteurs des intensités différentes, on obtiendrait un
courant d’intensité I, danslc circuit des secondaires des d »*ux transformateurs
T’T" en alimentant le primaire du transformateur auxiliaire
T par un alternateur A : mais, dans le cas actuel, par suite
de la symétrie complète des circuits et des forces engendrées dans
les deux secondaires par les variations de flux identiques des deux
transformateurs T’ T", l’intensité I, se réduirait A zéro. Or, il est
facile de détruire la symétrie, en reliant directement aux bornes
primaires de l’un des transformateurs, T" par exemple, les bornes
de l’alternateur générateur A, comme l’indiquent les lignes pointillées
de la figure 756. Dans ces conditions, la force électromotrice secondaire

du transformateur T s’ajoutera
géométriquement A la différence
do potentiel t » de Faltcrnateur,
et le courant primaire F du
transformateur T’ deviendra plus
considérable que le courant I" du
transformateur T" : le flux de T’
sera plus grand que celui do T" et,
la force électromotrice secondaire
du premier transformateur remportant
sur la force électromotrice

du second, il s’établira, dans le secondaire commun, un courant
dont on pourra régler l’intensité I, A la valeur voulue, en graduant
convenablement la force électromotricc auxiliaire de T.
On obtiendra ce dernier résultat en ajoutant, sur le primaire
Fig. 750.TRANSFORMATEURS. 137
de T, un rhéostat sans induction dont on fera varier selon le besoin
la résistance p. Il convient naturellement que l’alternateur A donne
A ses bornes une différence de potentiel V", telle que la moyenne
de cette différence, qui règle celle des bornes primaires de T", et
de la différence V, qu’on relève aux bornes de T’, soit voisine de
la valeur de la force électromotrice que les transformateurs doivent
engendrer au régime normal.

La puissance ; ;, absorbée par les deux transformateurs T’et T"
pendant l’essai, pourrait se déduire de la différence des puissances
W et \V", mesurées aux bornes primaires des deux appareils. Il
est plus exact de tirer l’expression de cette puissance de la valeur
des puissances, beaucoup plus faibles, mesurées aux bornes de l’alternateur
A et aux bornes du circuit auxiliaire. En désignant par
n\ la puissance issue de l’alternateur, par tu la puissance aux
bornes du circuit auxiliaire et par KT le rendement du transformateur
T, on aura pour expression des pertes dans ce dernier appareil
et dans son rhéostat

et pour la valeur des pertes / ;

Le rendement des transformateurs en essai se calculera par
l’une des formules

ou se déduira de la relation

qui conduit A la formulo

Toutes ces formules sont identiques, A des fractions près du

rapport (^J*.

Il n’est pas rare de trouver de la sorte, pour de bons transformateurs,
des rendements de 05 et 96 %,

Voici d’ailleurs, A titre d’exemple, une courbe de rendement
(fig. 757) relevée sur un transformateur Mordey ; le rendement y

atteint 96 % A la charge
normale.

292. Remarques diverses.
— Nous avons vu,
au paragraphe 289, que
l’estimation de la valeur
moyenne des coefficients
de selfinduction réduits
des deux enroulements d’un
transformateur pouvait se
tirer des résultats d’un essai
en court circuit secondaire.

Nous ne reviendrons pas sur ce sujet.

Quant A la valeur du coefficient d’induction total de chacune des
bobines, il peut se déduire des résultats d’essais faits en circuit
secondaire ouvert (§ 287).

Ces essais, qu’on peut rapprocher de ceux que nous avons indiqués
(§ 172, tome I) comme base de la mesure approximative des
qualités d’un fer, donnent aussi la valeur des composantes de l’intensité
totale (I0) c(t composantes qu’on appelle le courant de
magnétisation (Im) tfT et le courant de travail Avide (lh) c(t. Cette dernière
se calcule en faisant le quotient -^— de la puissance absorbée

dans Fessai A vide \V par la tension E,fl aux bornes du primaire, et
lacomposante de magnétisation (Im) t(ï s’obtient par la formule

L’induction &clï, qui s’établit dans le no>au du transformateur,
se déduit de la valeur [K,\a do la force électromotrice aux bornes
du secondaire par la formule

De ces résultats on peut tirer la valeur de la perméabilité du
circuit magnétique, au régime considéré, et étudier les variations
de cette perméabilité avec l’induction, en faisant varier la diffélig.
757.
renée de potentiel appliquée aux bornes du transformateur. En
désignant par / la longueur moyenne du circuit de fer et par 5
l’épaisseur totale de tous les joints entre tronçons de fer, on a,
entre le maximum 33 de l’induction et la valeur efficace (Im) cfl de
l’intensité de magnétisation, la relation

De nombreux essais faits par cette méthode sur des noyaux de
fer sans joints ($ = c) , M. G. Kapp a déduit que l’on pouvait
admettre pour valeurs moyennes des perméabilités du fer les chiffres
suivants :

03 = 2000 3000 VO0O 5000 6000 7000 gauss
[j. = 1300 1720 2070 2330 2570 2780

On peut ainsi, dans un projet de transformateur, estimer avec
assez de précision la valeur du coefficient A (inverse de réluctance) 
des paragraphes précédents, A condition do tenir compte du
nombre de joints et de l’épaisseur totale 3 des isolants établis entre
tronçons. La valeur de 03 se trouve liée A la grandeur de la force
élcctromotricc A produire, au nombre des spires et A la section du
noyau par la formule (2) , et l’intensité de magnétisation I,, résulte
de la relation (3) , ou /et S représentent les longueurs de fer et
d’entrefer et où y. reçoit la valeur convenable en raison de 03.

Ainsi que nous l’avons déjA remarqué, la valeur du flux Oî. du
transformateur alimenté sous potentiel efficace constant varie peu,
lorsque le débit varie dans d’assez grandes proportions : la perméabilité
et, avec elle, la quantité A peuvent donc être considérées
comme constantes.

L’importance des pertes par hystérésis et courants parasites
s’estime en fonction de 03, de la fréquence du courant et du volume
du noyau de fer par la formule de Stcinmctz (§§ 73 et 172) , et, en
divisant la puissance qui leur correspond par la force élcctromotricc,
on peut calculer la valeur de la composante Ih de l’intensité A
vide (les pertes par effet Joule direct A vide sont toujours faibles).

Cette composante ne dépend point de la réluctance totale des
joints. Par contre, les joints ont une influence considérable (5 de-

HO MNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.

vant - dans la formulo 3) sur la valeur do la composante do magnétisation
Iw, et il en résulte que le courant A vide peut devenir relativement
grand, et conduire A une porte sensible do puissanco
par olfet Joulo en ligne, avec un transformateur dont lo circuit
magnétique comporte plusieurs joints (§78).

L’augmentation du courant A vide n’a pas uno très grande importance,
lorsque le transformateur est destiné A fonctionner presque
toujours on charge ; mais si, par la variabilité môme du débit
qu’on lui demande, il so trouve sujet A fonctionner souvent A

faible chargo, la grandeur du courant A vide devient une cause de
diminution notable du rendement générai de la distribution, et
il importe alors d’employer tous les moyens de le réduire, en réduisant
notamment au strict minimum le nombre des joints sur
le circuit magnétique.

Une remarque du même ordre est A faire au sujet du rapport
qu’il convient d’établir entre les pertes de puissance par effet Joule
directs, d’une part, et les pertes par hystérésis et effets Joule parasites,
d’autre part, bien qu’il semble, de prime abord, assez indifférent
de perdre d’une façon ou de l’autre la partie de puissance,
qui résulte d’un rendement donné et qui se dégage en définitive
sous forme de chaleur dans le transformateur. Mais, si le transformateur
est destiné A fonctionner souvent A faible charge, il convient
d’admettre pour la pleine charge exceptionnelle des pertes
par effet Joule notablement plus fortes que les pertes par hystérésis ;
car, aux régimes les plus fréquents, les pertes par hystérésis,
qui restent A peu près constantes, prendraient trop d’importance
Fig. 758.
par rapport aux effets Joule dont la puissanco varie commo le
carré des intensités. La figure 758, qui donne un diagrammo
releva par M. Picou sur un transformateur alimontant un circuit
d’éclairage, montre d’une manière parfaitement nette les variations
des pertes dans lo fer et des pertes par effet Joulo dans
le cuivre avec la valeur do la puissance fournie par lo transformateur
: cette puissance est représentée par les portions d’ordonnées
laissées en blanc entre les bandes hachurées qui correspondent
aux deux genres de pertes.

CHAPITRE QUATRIÈME
Transformateurs tournants

293. Transformation des courants alternatifs en courant
continu. — Les transformateurs statiques que nous venons d’étudier
au chapitre précédent permettent d’approprier au service
qu’on en attend les courants alternatifs simples ou polyphasés, en
en modifiant le potentiel sans en changer la nature ; mais la forme
alternative du courant ne se prête pas A tous les usages, et, si on
lui a donné la préférence en raison des avantages qu’elle offro
pour lo transport de l’énergie A grande distance, on peut se trouver
dans l’obligation, A la station de distribution, de lui substituer
la forme continue qu’exigent de nombreuses applications. On
doit alors transformer les courants alternatifs que l’on reçoit a
haute tension en courant continu de potentiel relativement faible.

La solution qui se présente tout d’abord A l’esprit est d’employer
un moteur-générateur, c’est-A-dire de faire tourner la génératrice
du courant continu dont on a besoin, A l’aide d’une récentrice alimentée
par les courants dont on dispose. Cette solution exige l’emploi
de deux machines dont les dimensions, y compris le diamètre
de l’arbre de jonction des deux induits, doivent correspondre A la
puissance totale A transformer, et elle met en jeu doubles portes
par effet Joule et par frottements divers.

On réalise une économie notable en enroulant les deux circuits
récepteur et générateur sur un môme induit : les pertes par effet
Joule dans ces derniers, A poids de cuivre totaux égaux, ne sont
pas modifiées, mais les réactions magnétiques des deux enroulements
s’annihilent A peu près, comme dans les transformateurs de
courant continu (tome I, § 250) , et l’on peut admettre en définitive
une réduction sensible sur le poids de fer total et diminuer les
pertes par hystérésis et courants parasites, sans augmenter d’ailleurs
le coût de l’excitation. On remarquera, en outre, que l’arbre

d’un tel transformateur cesso de transmettro lo couple mécanique
d’entraînement de l’enrouloment récepteur A l’enroulement générateur,
et qu’il ne sert plus que de guide au mouvement de la janto
portc-cuivro ; on peut donc réduire considérablement le diamètre
de l’arbre et, en môme temps, les dimensions des bras qui relient
la jante au moyeu. L’inconvénient d’un toi système est l’enchevêtrement
des deux circuits primairo et secondaire, entro lesquels
existent en général do très grandes différences de potentiel :
en l’employant, on so verrait conduit dans la plupart des cas A
faire subir au courant moteur une première transformation pour
en abaisser le potentiel et A ajouter en définitive un transformateur
statique au convertisseur tournant. L’ensemble de ces deux
appareils peut être alors aussi coûteux que le moteur-générateur,
sans fournir d’ailleurs un rendement meilleur.

Mais si l’on admot l’emploi d’un premier transformateur abaisscur
de potentiel, on peut calculer le rapport de transformation de
manière A fournir au convertisseur des courants sous potentiel efficace
déterminé, de l’ordre de grandeur du potentiel du courant
continu que l’on veut en tirer, et l’on trouvo alors tout avantage A
réunir en un seul enroulement les deux circuits du convertisseur
et A constituer ce qu’on appelle une commutatricc. L’enroulement
d’uno telle machine, identique en fait A un enroulement
de machine A courant continu, se trouve d’une part soumis, en des
points déterminés, A l’action des forces électromotrices polyphasées
ou simplement alternatives de la canalisation, par l’intermédiaire
do bagues et de frotteurs qui lo relient aux fils de ligne, et
il porte, d’autre part, une série de touches-antennes, qui fournissent
A deux balais fixes dans l’espace une force électromotrico A
peu près constante, lorsque, sous Faction des courants qui le traversent,
il se meut en synchronisme. Une telle machine a sur le
convertisseur A deux enroulements l’avantage considérable de la
simplicité de construction et, A poids de cuivre égal, elle absorbe
une moindre part de puissance par effet Joule : elle ne va pas
d’ailleurs sans son transformateur abaisseuv de potentiel.

294. Moteur-générateur. — Cherchons tout d’abord A nous
rendre compte des conditions d’équilibre d’un moteur-générateur.
On adoptera comme moteur soit une réceptrice asynchrone soit
Ih
D\NAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.

une réceptrico synchrone. Dans lo premier cas, la vitesso d’équiJibro
sera déterminée, comme pour les transformateurs de courant
continu (tome I, fig, G08) , par l’abscisse du point d’intersection
des caractéristiques motrice et résistante des deux machines, cette
dernière caractéristique variant avec la valeur de la résistance du
circuit de débit du courant continu.

M^is ->n préférera en général employer un moteur synchrone
qui \nènera la génératrico A vitesse invariable et lui fournira tous
les avantages liés au maintien d’une allure constante (tome I,
IIP partie, chap. II). C’est d’ailleurs la seule combinaison possible
dans le cas où l’on ne disposerait que d’un courant alternatif
simple. Le décalage, qui se produira alors ontro intensité et
potentiel aux bagues d’alimentation, dépendra, pour une valeur
donnée des ampèretours d’excitation de la réceptrice, de la valeur
du couple résistant de la génératrice, c’est-A-dire de la résistance du
circuit de débit (§ 2CC)  ; le décalage entre potentiel et force contre
électromotrice du moteur devra correspondre d’ailleurs A l’abscisse
du point d’ordonnée égale au couple résistant, pris sur la branche
d’équilibre stable de la caractéristique du moteur (fig. 664).

Considérons d’ailleurs directement le cas d’un moteur polyphasé'
synchrone. Supposons fixes les inducteurs des deux machines

réceptrice etgénératrice,
tandis que leurs deux induits
sont mobiles (fig.
759).

L’induit moteur est enroulé
de / circuits identiques
du type défini par
la fig. 670 par exemple,
et ces / circuits reçoivent
l’action des forces électromotrices
extérieures
par l’intermédiaire de
frotteurs et de bagues.

Les courants polyphasés que cet induit reçoit y établissent un

2r
champ tournant, dont la vitesse relative —■ est dirigée par exemFig.
759.
pie dans lo sens des aiguilles d’uno montro, et ce champ, prenant
appui sur les inducteurs fixes, fait dévirer l’induit au synchronisme
dans lo sens de la flèche (première partio de la
fig. 759) l »)  : les courants de l’induit mobile sont donc représentés
par des secteurs progressifs, noirs et blancs suivant
leur sens, qui sont fixes dans l’espace comme les inducteurs.
Il est évident que, pour que le couple moteur (réactions entre
courants et champ) soit dirigé dans lo sens de la flèche, il faut
qu’en moyenne sous les pôles S les courants viennent en avant
du plan de la figure (règle des trois doigts main gauche) , de
plus, la condition de stabilité impose qu’une réduction instantanée
de vitesse, déterminée par exemple par un accroissement
du couple résistant opposé au moteur, réduction qui aurait pour
effet de laisser filer un peu les secteurs blancs et noirs vers la
droite, amène ces secteurs en position de recevoir des pôles S et N
des répulsions plus grandes ; autrement dit, un ralentissement
instantané doit déterminer un accroissement du couple moteur.
Les courants moteurs seront donc disposés comme l’indiquent les
secteursprogressifsdelacou[^ » du moteur, pour une certaine valeur
do la résistance du circuit d tilisation, et la génératrice fournira
des courants continus disposés ommo l’indiquent les secteurs uniformes
blancs et noirs de la pa <c inférieure de la fig. 759, avec
un certain calage des balais ai plans d’intensité radiale nulle
dans le champ résultant.

En admettant qu’on puisso repré nter les forces électromotrices
en jeu dans chacun des / circuits o • moteur par les projections

de vecteurs tournants, et en désignant AV — l’angle que font entre

eux les axes de même sens des champs les inducteurs et de l’induit
dans le moteur, on aura pour dia^ -amme de ces forces le
polygone qu’indique la fig. 760, où OA, A * et BC représentent les
composantes du maximum du potentiel qu’on maintient aux
bornes primaires, composantes nécessitées respectivement par
l’effet Joule r, I,, pur la selfinduction ou l’inertie magnétique de
(1) Nous supposons que l’on ait fait démarrer le moteur à \ « £ cl qu’on l’ait amené
au sjnehronisme par un des procédés quelconques que l’on emt &e couramment dans
ce but.coins D’ÉLECTRICITÉ. — T. II. 10
l’induit a £, I, et par la présence des inducteurs E0. Les segments E„
et a £, !,, pris dans les sens CB et BA, font entre eux l’angle S,

puisqu uno génératrice
do l’enroulement moteur
passe en S,, axe du
champ de réaction d’induit
ou de self induction,

— T secondes avant de
AT,
passor enS0, axe du champ des inducteurs, et les valeurs des maxima
de ces forces sont respectivement :

en désignant par 2/ ;w ?, lo nombre des génératrices do chacun
des /enroulements primaires, et par Dï>0 et X, les maxima des flux
qu’une spire moyenne de chacun de ces enroulements reçoit des
champs S0 et S,.

La résultante E de ces deux vecteurs est la force contre électromotrice
totale que la rotation du transformateur dans les conditions
de l’expérience engendre dans chaque circuit primaire.
Elle correspond au flux total OL qui résulte de DL0 et de ùLx.

L’angle S est bien défini par la valeur du couple résistant tota

V I

opposé A la cage de cuivre du moteur, puisque la puissanco /——

cos ty fournie au primaire, mise A part la puissance de l’excitation
J » ï v
que nous supposons indépendante, s’emploie en effet Joule / -*-—
et en puissance mécanique transmise A cette cage
aZ
Au facteur ■—• près, cette dernière part de puissance est représentée
par Faire du triangle ABC et le couple c, lui-môme, A un
facteur constant près facile A écrire, correspond au produit dlx DL0
Fig. "C0.
sin 5 des deux flux par lo sinus do Fonglo 5, lequel no diffère do
Fanglo d’écart des doux champs que par lo facteur p.

C’est sur cette puissance quo so trouvent prélevées les portes
par frottements, hystérésis et courants parasites dans les induits
des deux machines, réceptrico et génératrice, pertes que nous
désignerons par (FIIP) r H „, et la puissance transmise A laçage do
cuivre du secondaire a pour expression

en désignant par e la force électromotrice engendréo par la rotation
de l’induit A courant continu dans le champ résultant de
l’action de ses inducteurs et do sa propre réaction magnétique,
laquello est fonction do l’intensité de débit it et do l’angle de
calage donné A ses balais.

A vide, c’est-A-dire sur circuit secondaire ouvert, l’ango 5 devient
très petit, et lo décalage <j » entre l’intensité I, et le potentiel V
prend une valeur considérable, qu’on obtiendrait A l’aide des
constructions indiquées au § 266 : ces constructions correspondent
en effet au cas où, comme nous le supposons ici, on maintient
constants le potentiel V ou E4 et la réaction des inducteurs
E0 ou E*. Le vecteur rx\x serait alors assez voisin de sa limite
OD’ (fig. 661) , et Faire du triangle ABC (fig. 761) correspondrait

alors A la seule puissance
(FIIP) r ^. On doit d’ailleurs
remarquer qu’en réalité, au
lieu de rester constant
comme nous l’avons supposé
par simplification A
diverses reprises, le coefficient

« £„ qui dépend de la réluctance du circuit offert A l’établissement
du flux de réaction d’induit, varie et augmente au fur et A
mesure que S, se rapproche de S0 ; avec£, augmente l’angle <{/, et
il est nécessaire d’évaluer dans la pratique l’importance de ces
éléments pour chaque régime particulier que l’on considère t’>.
(1) 11 y a là les mêmes nécessités qui s’imposent dans l’étude pratique de toutes les
machines d’induction, à courant continu comme à courants alternatifs, et qui obligent àFig. 761.
A pleine charge au contrairo 5 prend do grandes valeurs, lo
décalage ty entre I, et Y diminue et le rendement devient bon. On
peut alors admettre, au moins approximativement, entre les puissances
primaire et secondaire, la relation d’égalité

qui re\iont A négliger les pertes par frottements mécaniques, magnétiques
et électriques (F H P).

La condition de stabilité impose comme limite au débit it ou
en définitive A la puissance c i„ que l’angle 3 reste inférieur A
la valeur qui correspond au maximum du couple moteur pour
l’excitation considérée ; lo maximum du couple correspond d’ailleurs
directement au maximum de puissance, puisque la vitesse est
constante. En conservant les excitations invariables, on augmentera
la puissance en réduisant la résistance p du circuit d’utilisation ;
mais il y a une limite au-dessous de laquelle on ne saurait descendre
: A cette limite le moteur-générateur fournirait son maximum
de puissance, et pour un rien décrocherait. Il importe donc de se
tenir assez loin do cette limite, pour qu’une variation fortuite des
résistances, ne fut-ce qu’une augmentation du frottement de l’arbre
sur ses paliers ou une réduction de résistance ohmique do l’un
des récepteurs alimentés par le courant continu, ne risque point
do déterminer l’arrêt du transformateur.

A chaque valeur de la résistance du circuit d’utilisation correspond
en fait un système de valeur de 5 et de <!>, pour une valeur
donnée de l’excitation du moteur. On peut d’ailleurs, pour chaquo
valeur de la résistance p, et par conséquent pour chaque régime de
puissance déterminée (car on maintient constante l’excitation de
la génératrice) , on peut, disons-nous, faire varier l’excitation du moteur
et l’on modifie alors la valeur du décalage qui s’établit entre
l’intensité primaire et le potentiel dans chaquo ligné d’alimentation ;
on peut ainsi réduire A une valeur assez faible ce décalage,
jccourif en définitive à l’expérience pour déterminer les réluctances des circuits magne*
tiques ou, sous une autre forme, les effets des léactions d’induit aux diveis débits que les
machines doivent fournir—rappiocher à ce propos les paragraphes 210 (tome 1, dynamos
à courants continus) , 280 (tome II, moteurs polyphasés) , 291 (tome II, transformateurs).TRANSFORMATEURS TOURNANTS. 140
combinaison avantageuse au point de vue du rendement de la
canalisation, et mémo arrivor A fairo avancer l’intensité I, sur la
différence de potentiel aux bagues Y, co qui pormet de corriger
l’effet do la selfinduction des lignes. Mais il faut en. tous cas se
maintenir, comme nous venons de le dire, au-dessous du point
de maximum de puissance et, en un mot, pour les régimes d’intensité
réduite ne pas pousser trop loin l’excitation du moteur,
afin de no pas risquer do le fairo décrocher. La figure 665 met
ce fait en évidence, puisqu’on augmentant l’excitation et par suitele
rayon du cercle décrit du point C comme contre, on reporte de
plus en plus le point A vers les régions do décalage nul ou négatif
sur lo cercle qui correspond A la puissance considérée, qu’impose
la valeur donnée A la résistance p.

295. Convertisseur à deux enroulements. — Considérons
maintenant un convertisseur portant sur un môme induit deux
enroulements du genre des précédents, l’un moteur, l’autre générateur.
Pour réduire les fuites do flux, on rapprochera les deux
enroulements l’un de l’autre, autant que lo permettra l’épaisseur
des isolants. On en disposera par exemple les génératrices dans
des rainures communes, en les appliquant respectivemont le long
des faces contre lesquelles les actions électromagnétiques les presseront
: les barres primaires se trouveront placées en m et les

barres secondaires en g, si lo
mouvement doit so produire dans
le sens inverse de celui des aiguilles
d’une montre (fig. 762). On
pourrait aussi disposer les deux
enroulements sur deux cylindres
concentriques ; c’est la combinaison

que nous imaginerons réalisée, au moins pour donner plus de
clarté aux figures.

L’enroulement récepteur, alimenté par les courants qui lui seront
amenés par l’intermédiaire des frotteurs et des bagues montées
sur l’arbre de la lanterne tournante, se trouvera parcouru par un
champ dont les axes S,, fhes dans l’espace dès que le synchronisme
aura été atteint, se caleront par rapport aux axesS0 des inducteurs

A des distances angulaires — qui dépendront de la valeur du couple
Fig. 762.Iso
MNAMOS A COUR AN f S ALTERNATIFS.

A produire, c’est-A-dire finalement, pour uno excitation donnée,
de la valeur do la résistance p du circuit de débit du courant continu.
Cette distance sera faible, comme dans le cas du fonctionnement
A vide du moteur générateur, lorsque p sera très considérable,
l’enroulement moteur n’ayant alors A fournir que lo couple
ct des frottements divers. Au contraire, elle atteindra une valeur

plus ou moins voisino do —, lorsque l’enroulement secondairo

débitera une intensité considérable (fig. 763). La réluctance des

circuits magnétiques offerts A l’établissement du flux de selfinduction
sera alors très grande. Les axes du champ résultant de S„
et de S, se trouveront assez voisins des axes des pièces polaires, où
se produiraient les maxima des forces électromotrices dans le secondairo,
s’il n’y avait aucune réaction magnétique. Les balais
collecteurs du courant continu devront en conséquence être placés
A faible distance des axes de symétrie interpolaires ; les courants
que porteront les barres de l’enroulement générateur opposeront
leurs actions magnétiques A celles des barres motrices, et, si l’on
suit, comme on le doit, le champ résultant total pour caler les
balais aux points d’intensité radiale totale effectivement nulle (abstraction
faite de la condition d’annulation des étincelles, § 179,
tomel) , on aura des courants magnétisants primaires et secondaires,
qui correspondront aux deux séries de secteurs blancs et noirs que
représente la figure 763 : les axes S, du champ secondaire (position
des balais) se trouvent nécessairement, par rapport au sens du

mouvement indiqué par la flèche, en avant de -~ sur les axes du

champ total qui résulte des t »*ois champs S0, S, et S„
Les forces électromotrices induites dans les 2 pmt spires de
Fig. 763.
TRANSFORMATEURS TOURNANTS. lai

chacun des enroulements récepteurs ont alors pour valeurs, en
admettant quo les composantes radiales des intensités magnétiques
dans l’entrefer suivent la loi sinusoïdalo pour les trois champs —
co qui n’est qu’une fiction, puisquo l’un est défini par des pièces
polaires toiles que S0 et que, des deux autres, l’un, le champ primaire,
correspond A une répartition progressive des intensités magnétisantes,
et l’autre, le secondairo, A la répartition uniforme quo
procuro le courant continu — les forces électromotrices, disonsnous,
auront pour valeurs maxima respectives

Ce sont ces forces qui, avec la différence de potentiel V appliquée
aux bagues polyphasées, régissent l’intensité I,, et le diagramme
des vecteurs présente les dispositions qu’indique la fig. 76V : le

segment AB, représentatif du

maximum apmx 0LX 10 8 do

la force contre-électromotrice

£, dt\ , T. . ,
,, •, avance de—sur rt I, ; le
ut 2

segment BC, qui correspond
A la force apmx DL0 10~ 8, retarde
d’onviron -^ sur AB,
2

puisque les génératrices du primaire, dans leur mouvement

T
de droite A gauche, ne passent en S0 qu’environ y secondes après

être passées en S, ; enfin CD, qui représente le maximum de la force
contre-électromotrice correspondant au champ secondaire, s’oppose

presque A AB. L’angle ADC est droit, puisque S, est A ~ A gauche

de la résultante des trois champs ; le segment AD, qui résulte des
trois segments AB, BC et CD, représente la force contre-électromotrice
d’induction totale : elle avance de-£ sur CD et a pour valeur
apmx OL 10~ 8.
En résumé, le polygone ABCD, dont les côtés représentent les
Fig. 764.152 DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
ma\ima des forces électromotrices d’induction, correspond, A une
autre échelle facile A déterminer, aux flux 0LQ, ÙLX et DL2 qui les

produisent. Au facteur ' près, le triangle ABD représente la

puissance transmise par les enroulements primaire A la fois au
noyau do fer et au secondaire. La diagonale BD représente lo flux
résultant du flux dt>0 et du flux dLt : c’est sur ce flux que le flux
propre au primaire 0Zt prend appui, et le produit AB x BD. sin
(AB.BD) peut représenter le couple d’entralnoment appliqué par le
primaire sur la lanterne tournante. Ce couple comprend le couple
résistant du secondaire, et le couple ct des frottements divers. Si
l’on compose AB avec BD’ (le segment BD’ est parallèle et égal au
segment CD) , on obtient en AD’ le flux résultont des deux enroulements
primaire et secondaire, flux qui résume la réaction d’induit
ct dont Faction mécanique sur le champ inducteur pèse le couple
total nécessaire pour entraîner l’induit ; c’est 1A lo couple qui,
multiplié par 2- NT, doit donner la puissance des frottements
divers. Le demi-produit de AD’ par D’D ct par le sinus de l’angle
que D’D fait avec AD’, c’est-A-dire la surface du triangle AD’D, cor- t
respond donc aux pertes F11P.

La surface ABD’D, qui reste du triangle ABD quand on en a retranché
le trianplo AD’D, représente donc toujours, au môme
a £.
facteur-— près, la puissance transmise au secondaire, c’est-Adire
la puissance tlu courant continu /„ comme il est facile de s’en
rendre compte directement t’). Ceci nous montre quo D’est nécessairement
compris dans l’intérieur du triangle ABD, et que BD’ est
finalement situé par rapport A AB, comme nous l’avons placé.

Si Fou se donne le potentiel V, l’excitation ou la longueur BC, ainsi
que la valeur de la résistance p du circuit extérieur, tout dans le
fonctionnement du coin ertisseur est déterminé, et l’on doit pouvoir
construire le diagramme. On peut encore se proposer de faire
fonctionner lo transformateur A flux total constant : cela revient
A se donner AD ; si l’on se fixe alors l’intensité /,du débit A fournir,
(1) Le couple utile transmis à la cage secondaire doit en effet correspondre à latinelion
qui s’exerce entre le champ secondaire ct le cliatnp résultant du primaire ct des enroulements
inducteurs, soit a la surface du triangle ACD, de base AD et de hauteur
CD a laquelle est Ogale la hauteur I1D".. TRANSFORMATEURS TOURNANTS. 153
on connaîtra la valeur du flux Ot, et par conséquent le segment
CD, qui doit demeurer normal A AD. Le flux et la vitesse Nr, qui
dépend de la période connue des forces polyphasées, étant déterminés,
les pertes FHP le sont et, par conséquent, Faire du triangle
AD’D est connue : c’est-A-dire quo la hauteur de D’au-dessus de AD
est déterminée. La puissance A fournir au secondaire étant déterminée
avec la hauteur CD ou BD’, le diagramme ne dépend plus
que de la longueur du segment BC, qui varie avec l’excitation. Delà
valeur donnée A cette dernière variable dépendront alors finalement
les valeurs 1° de AB ou a £â 1, et de OA ou r, 1„ c’est-A-dire de I„
2° de OD, c’est-A-dire du potentiel A appliquer aux bornes primaires,
3° du décalage entre OA et OD. Il est visible qu’il y a une valeur
de l’excitation qui permet de réduire A zéro le décalage entre
l’intensité I, ct le potentiel V. En un mot AD et CD étant donnés, le
lieu de B (fig. 705) est la parallèle menée A Al) A la distance qui

correspond A la puissance
totale A fournir au noyau
de fer ct au secondaire, et
le lieu do 0, second sommet
du triangle rectangle
en A d’angle ç, constant <'>,
est une normale A AD. L’excitation
qui fournira le décalage
nul correspondra A
B,C et lo potentiel qu’il faudrait

alors maintenir aux bornes primaires serait 0,D.

Inversement sous potentiel donné, il y a une valeur de l’excitation
qui permet d’obtenir un décalage nul pour chaque valeur
de l’intensité secondaire ct pratiquement de la résistance donnée
au circuit extérieur, ct nous retrouvons pour le convertisseur les
mômes caractéristiques de fonctionnement que pour le moteurgénérateur,
avec des conditions limites au delA desquelles le décrochage
ou Fanét se produirait.
(l) L’angle ç( est défini par sa tangente, fonction des données du primaire et de h
réluctance du circuit magnétique offert à l’établissement du flux de réaction »Fig. 765.
lotDYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
Si l’on voulait ne pas tenir compte des pertes par hystérésis ct
courants parasites, le diagramme comporterait, comme lieu de
B, la parallèle A AD menée par C. Cette hypothèse correspondrait
au cas où l’on ferait tourner la lanterne porte-cuivre au
synchronisme, en l’actionnant A l’aide d’un petit moteur synchrone
indépendant des enroulements primaires. L’excitation qui
annulerait le décalage correspondrait alors au vecteur B, C de
la figure 7CG : les deux champs primaire et secondaire seraient

équivalents (AB, et CD) et se placeraient
exactement en opposition, en croix de
l’inducteur (B, C). Toute réaction d’induit
serait alors annulée.

La considération de ce cas limite
n’offre qu’un intérêt purement tthéorique,
vu qu’ainsi toute cause de stabilité
disparaîtrait. L’annulation rigoureuse

de la réaction d’induit est d’ailleurs impossible par la
raison que les courants primaires se répartissent suivant une
loi progressive dans chaque secteur, tandis que les courants secondaires
correspondent A une répartition uniforme. Dans le cas
limite môme de l’opposition des champs, les courants magnétisants
primaires ct secondaires se disposeraient comme l’indique
la figure 707 : ils fourniraient les uns ct les autres des

couples, l’un moteur et l’autre résistant, qui seraient égaux, et ils
donneraient lieu finalement A des effets magnétisants différentiels,
dont on peut avoir une imago en ajoutant algébriquement les
épaisseurs locales des deux séries de secteurs blancs et noirs,
comme l’indique la figure 708. Le champ do réactioiuFinduit comporterait
donc des alternances dans l’espace en nombre double
de celles du champ inducteur. C’est bien en réalité l’effet qui se
Fig. 7GG.Fig. 707.TRANSFORMATEURS TOURNANTS.
13 »

produira dans le cas du fonctionnement normal du convertisseur,
avec cette différence qu’il s’établira nécessairement un certain décalage
entre les deux champs primaire et secondaire : les secteurs
blancs ct noirs de la figure 7G8 perdront donc leur symétrie

ct se répartiront de façon A fournir sur les » inducteurs un excédent
de couple moteur sur couple résistant qui corresponde effectivement
au couple des frottements divers

11 importera d’ailleurs de maintenir, pour chaque valeur de la
résistance p du circuit extérieur, l’excitation des inducteurs assez
en dessous de la valeur qui transformerait la puissance du régime
en maximum de puissanco ; autrement on risquerait de déterminer
le décrochage et l’arrêt de la machine.

On remarquera en outre que, si faible soit-elle, la réaction d’induit
donne lieu A des forces élcctromotrices nutatoircs, dans le
cas môme où les phases des courants inducteurs sont assez nombreuses
pour qu’on puisse considérer les champs tournants comme
invariables do forme, ainsi que nous l’avons supposé.

Ce sont là les effets principaux que l’on doit observer dans le
fonctionnement des commutatrices, où les courants primaires ct
secondaires se superposent dans une môme série de conducteurs.

296. Commutatrices, — Considérons une série de barres
disposées A distances égales sur un cylindre de révolution et munies
chacune d’une bague A une extrémité et d’une touche A l’autre,
comme l’indique la figure 709. Les barres g sont en contact
permanent, par l’intermédiaire de frottairs p qui portent sur les
bagues h, avec les extrémités des / conducteurs de la ligne où agissent
les forces élcctromotrices polyphasées d’une génératrice ou
Fig. 703.156 DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
des enroulements secondaires d’un transformateur. Les touches /
se trouvent donc portées instantanément A des potentiels qui, abstraction
faite des effets négligeables de la capacité, correspondent

exactement aux potentiels appliqués aux bagues. Supposons

qu’entre ceux-ci les retards successifs se produisent dans l’ordre

des numéros 1,2,3… /, c’est-A-dire dans le sens de ta flèche ç

(fig. 7G9 bis) , et faisons tourner en sens inverse la lanterne porte2r


cuivre A la vitesse -~> synchrone de la succession des forces : nous

obtiendrons en des points fixes de l’espace, sur le collecteur mobile
formé par les touches l, des potentiels qui, aux oscillations
T
près de période égale A y, demeureront constants, et il suffira

de placer deux balais ce aux extrémités d’un môme diamètre pour
recueillir une force électromotrico A peu près constante, dont la
valeur dépendra d’ailleurs de la loi de répartition des potentiels
ct de l’angle de calage des balais ce par rapport A l’azimut du
potentiel maximum.

En particulier, si les forces électromotriecs polyphasées suivaient
la loi sinusoïdale, elles seraient représentées par les projections
de vecteurs tournants égaux V,, V,, V,,… Vf (fig. 770) , et les
différences do potentiel entre touches voisines par les projections
des côtés du polygone convexe correspondant vt, và)  fj… vt, l’axe
de projection MM’ étant fixe dans l’espace. La différence de potentiel
entre deux balais calés dans le plan ce subirait les variations
de la projection d’un diamètre oscillant entre les sommets les plus
Fig. 709.Fig. 70a bi%.
voisins du plan ce (voir A ce sujet les remarques faites au § 192
du tome 1).

Un, tel appareil serait un simple commutateur
tournant au synchronisme, et
si, entre les balais ce, on établissait un
circuit de résistance p, on y obtiendrait
T
un courant pulsatoire, de période y, qui

se trouverait produit par les intensités lancées
successivement dans chaque paire de
barres opposées au moment de leur arrivée
sous les balais. Un tel appareil aurait
évidemment un fonctionnement détestable,

car les barres se trouveraient mises hors circuit A peine
y avoir été introduites, et la rupture des courants no se ferait
pas sans étincelles de puissance considérable entre touches et
balais ; en outre, les lignes de la canalisation ne portant courant
chacune que pendant une courte fraction de h durée d’une période,
l’utilisation du enivre serait très mauvaise. Mais il est
un moyen simple de rendre possible le fonctionnement do l’appareil
: c’est de relier entre elles les barres du commutateur

(fig. 771) par une ceinture, qui
serve de conducteur aux courants
des barres avant ct après
leur passage aux balais, ct où
l’on fasse agir des forces élcctromotrices
dirigées dans lo
sens voulu pour faire affluer au
balai positif les courants des
barres voisines de ce dernier et
partager entre les barres opposées
le courant provenant
du balai négatif.
On obtiendra ce double résultat

en faisant de la ceinture un enroulement de djnamo A courant
continu, ct en l’entourant de pièces polaires convenablement
disposées. L’enroulement développé se représentera en fait par la
Fig. 770.Fig. 771.
ll »8DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
simple circonférence qu’indique la figure 772. Les différences de

potentiel v agissant aux extrémités
des sections successives
de la ceinture se répartiront
suivant la loi de double croissance
et décroissance, que définissent
les projections sur
Faxe MM’ (fig. 770) des côtés
du polygone convexe vx, vi}…
t>„ et d’autre part les forces
électromotrices s, fournies par
le mouvement des mômes sections
dans le champ des inducteurs
S N, se disposeront en

deux séries parallèles, comme dans tout enroulement sans fin d’induit
A courant continu (tome I, fig. 3M, 303, etc.).

Les courants dans les sections successives de la ceinture se régleront
donc A tout moment sur les valeurs des différences entre potentiels
t’etforces électromotrices s ; ilsprendront donc des valeurs,
uniquement fonctions du lieu dans l’espace fixe, qui d’un point A
l’autre suivront la loi de variation des ordonnées comprises entre
les deux courbes v ct s (fig. 773) , courbes définies l’une po'* la loi

de variation des forces polyphasées, l’autre
par ht répartition des composantes radiales
de l’intensité du champ magnétique dans
l’entrefer des inducteurs. Si en particulier les
courbes v ct t présentent des formes telles
que celles qu’indique la ligure 773, il est
visible que les courants, poussés par les forces
s prédominantes dans les sections voisines
des balais, afflueront d’une part vers le balai
positif, s’ajotitant les uns aux autres pour
fournir lo courant extérieur qui ne sera que
la somme des courants apportés A l’induit
parles barres de la partie supérieure, c’est-Adire

par les lignes de la canalisation polyphasée qui correspondent
alors A ces barres ct qui sont parcourues par les plus fortes intensités
Fig. 772.Fig. 77J.
affluant A la station, tandis que, au voisinage du balai négatif, les
forces s, encore prédominantes, répartiront le courant A son retour
du circuit extérieur entre les barres voisines du balai et finalement
entre les fils de la canalisation polyphasée qui porteront alors des
intensités négatives. Les chutes do force électromotrice entre les bagues
et les points d’entrée des courants polyphasées dans l’enroulement
polygonal s’accentueront d’ailleurs en raison même des intensités,
ct les voltages restant entre les extrémités des sections de la
ceinture suivront une loi telle que celle qu’indique la courbe pointilléc
de la figure 773, les valeurs de v pour les sections voisines
des balais pouvant devenir négatives. Par contre, si dans les
régions moyennes, les différences de potentiel v l’emportent sur
les forces s, comme le suppose encore la figure 773, les courants
se dirigeront A l’inverse de ces dernières, qui sont engendrées par
la rotation dans les sections de la ceinture A leur passage sous lepôles,
ct ces sections recevront du champ inducteur des actions
mécaniques, précisément dirigées dans le sens du mouvement : ce
sont ces actions mécaniques qui fourniront le couple moteur voulu
pour entretenir le mouvement.

L’enroulement de ceinture peut se faire en anneau, en disque
ou en tambour ; si pour plus de simplicité nous l’imaginons fait en
anneau, nous le représenterons par le schéma de la fig. 774, et,

en le coupant par un plan perpendiculaire
A son axe de rotation,
nous obtiendrons dans l’espace
fixe, pour représenter les intensités,
l’ensemble de secteurs blancs
et noirs que donne la fig. 775. A
proprement parler, les intensités
dans les sections successives de
l’enroulement précédent, égales
danslcs barres d’une môme section,
varient de quantités finies de l’une
A l’autre des sections, ct ce n’est
qu’en moyenne, ct avec un grand

nombre de phases que les courants magnétisants portés par la commutatricc
s’estompent comme le supposent les secteurs progressifs
Fig. 774,DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
de la fig. 775. Quant aux courants portés par les barres g, ou mieux
par les simples connexions entre bagues et enroulement qui remplacent
effectivement ces barres et font suite aux fils de la ligne,
ils répondent, A un instant quelconque, A la distribution que
définit la fig. 775 bis.

En réalité, lo nombre des phases des courants d’alimentation est
toujours assez restreint, et l’on multiplie cependant les touchesantennes
de la ceinture au collecteur. On dispose d’ailleurs le plus
souvent les bagues polyphasées d’un côté do l’induit de la corn- '
imitatrice, et l’on rejette de l’autre les touches-antennes, le col*
lecteur et ses balais. L’enroulement développé répond alors au
schéma que donne la fig. 770. Les bagues, en contact permanent

avec les frotteurs polyphasés
qu’on n’a pas représentés, sont
reliées A des points équidistants
de l’enroulement sans fin de
l’induit ; ces bagues sont représentées
sur la figure par les
lignes droites de la partie gauche.
Les touches du collecteur
sont reliées do l’autre bord A
des points équidistants encore
de l’enroulement, points beaucoup
plus rapprochés cette

fois, et elles portent A tour do rôle sous les balais fixes, que la figure
ne représente pas non plus.
FJg. 775.Fig. 775 bis.Fig. 770.
TRANSFORMATEURS TOURNANTS. ICI

L’équivalence, au point de vue de la réaction magnétique de
la lanterne mobile, est frappante entre le cas do la commutatricç
(fig. 775) ct celui du convertisseur A deux enroulements
(fig. 7G8)  ; les différences du schéma viennent seulement du fait
de la multiplicité des pôles supposée dans ce dernier cas, ainsi
que de l’emploi d’un enroulement en anneau, supposé clans le
cas présent, enroulement qui fournit des courants A l’intérieur
de l’anneau comme A l’extérieur. L’excédent du couple moteur
des secteurs blanc sous pôle S et noir sous pôle N (fig. 775) sur
le couple résistant des secteurs voisins des balais, doit fournir
exactement le couple voulu pour vaincre les frottements divers,
frottements mécaniques de l’arbre-guide sur ses coussinets (,) ,
frottements magnétiques ct électriques par hystérésis ct courants
parasites. Au point de vue mécanique, les valeurs absolues do ces
deux couples sont assez indifférentes ; ce qu’il faut seulement, en
plus de la condition d’égalité entre leur différence et le couple
des frottements c„ c’est que, si ce couple vient A augmenter tant
soit peu pour une raison ou une autre, le ralentissement momentané
conséquent fasse passer le champ d’induit, lié aux secteurs
blancs ct noirs, dans une région d’effort moteur différentiel plus
considérable <2>. Autrement lo fonctionnement de la commutatrice
ne serait pas stable ; elle décrocherait, et il se produirait A la fois
des courants d’intensité énorme ct des étincelles de puissance
dangereuse aux balais. La symétrie supposée précédemment,
qui ne correspondrait qu’A une hypothèse limite théorique, ne
peut donc subsister dans la réalité, et c’est avec un certain décalage,
assez faible d’ailleurs, entre le plan de maximum des forces
électromotrices polyphasées ct le plan des balais, quo la commutatrice
fonctionnera. Les secteurs blanc sous pôle S et noir sous
pôle N devront en un mot se trouver, par rapport au sens du mouvement,
au dclA des plans d’intensité magnétique radiale maxima,
c’est-A-dire, pratiquement, nu dclA des milieux des pièces polaires.

Mais nous ne connaissons sur ce point aucun résultat d’expérience,
et nous ne pouvons que faire remarquer que les éléments du
(I) L’arbre ne sert pas plus ici que dans les cas du convertisseur, à transmettre le
couple entre les barres de l’enroulement.
(2} Ceci se produit par un décalage de la courbe des v sur la courbe des t.
coins b'ÉLEctfttciTé. — T. H. 11102 DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
fonctionnement d’une commutatrice dépendent essentiellement,
non seulement des valeurs efficaces des forces électromotrices
polyphasées et de celles des forces électromotrices engendrées dans
le champ inducteur c’cst-A-dire de l’excitation, mais encore de la
forme et de la position relative des deux courbes v et s de la
fig. 773, lesquelles sont influencées par l’importance des débits,
c’est-A-dire finalement par la valeur de la résistance donnée au
circuit extérieur.

Nous remarquerons enfin que, si le schéma de l’enroulement
d’une commutatrice peut être identique A celui do l’enroulement
d’une dynamo A courant continu, les proportions do l’induit et des
inducteurs doivent être calculées tout différer, « ment dans les deux
cas : celles-ci doivent dépendre essentiellement en effet, non seulement
du nombre des courants polyphasés qu’on emploie pour
alimenter l’induit, mais encore de la forme des courbes qui représentent
leurs lois de variation. Les réactions d’induit sont toutes
différentes dans les deux machines et les effets Joule également.

A priori il est évident que l’effet Joule d’une commutatrice, A
débit égal de courant redressé, a, pour être moindre que celui d’une
dynamo génératrice mue par un couple mécanique appliqué A '
son arbre, cette raison capitale que les courants, inégaux dans les
diverses sections de son enroulement, sont toujours moindres que la
moitié du courant qui passe parles balais. Si la commutatrice pouvait
fonctionner en simple commutateur tournant, ne servant en
un mot qu’A redresser exactement les courants qu’elle reçoit par
les lignes polyphasées, elle prélèverait alors le minimum de
puissance sur la puissance des courants qui la traverseraient.
Mais elle fonctionne en réalité en partie en moteur générateur ;
si en effet le couple résistant des secteurs noirs ct blancs voisins
des balais n’est pas nul, il faut que le couple moteur des secteurs
blancs et noirs voisins des pôles le comprenne en même temps qu’il

comprend lo couple ct des frottements divers ( v ). L’enroulement
est mû alors par les corn onts que portent celles des lignes dont
les bagues alimentent A tout moment les sections qui passent au voisinage
des pôles, ct les autres sections jouent le rôle de génératrices
en môme temps qu’elles servent de simple canal aux courants quo

portent alors les lignes qui leur correspondent. C’est 1A le mode de
fonctionnement des commutatrices alimentées par des courants
polyphasés en nombre relativement faible, car, si ces machines
jouaient seulement le rôle de commutateurs-redresseurs, elles ne
sauraient fournir qu’un courant fortement pulsatoire, tandis que le
courant que débitent les commutatrices triphasés ct biphasés ne
subit en réalité que d’assez faibles oscillations : il importe dans ce
cas que le moment d’inertie de l’induit soit assez considérable pour
atténuer, autant que possible, les variations périodiques de la vitesse
produites nécessairement par les variations périodiques du
couple moteur des courants alternatifs ; on peut d’ailleurs employer
sur le circuit extérieur des bobines de selfinduction dont l’inertie
magnétique réduit les variations du courant continu.

297. Commutatrices alimentées par des courants alternatifs
en nombre relativement faible. — Les courants
employés pour le transport d’énergie A grande distance comportent
nu plus trois phases ; il est alors facile d’alimenter la commutatrice
soit en trois points soit en six points équidistants, lorsque du
moins on fait subir aux courants de ligne une première transforma*
tion en les recevant tout d’abord dans les primaires d’un transformateur
triphasé ordinaire. Les trois secondaires du transformateur
peuvent être en effet montés en triangle ou en étoile, comme l’indique
la tlguro777, ct l’induit de la commutotrico prend alors ses cou »

rants d’alimentation aux extrémités des fils secondaires par l’intermédiaire
do frotteurs ct de bagues reliées A trois points équidistants
de son enroulement.
Fig. 777.ICIDYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
Si l’on veut régulariser le couple moteur et accentuer le rôle de
simple redresseur de la commutatrice, on peut laisser les trois
secondaires du transformateur statique sans liaison — ou, ce qui revient
au môme, leur donner un point commun central — et en joindre
les six extrémités, dans l’ordre qu’indique la figure 778, A six

points équidistants do l’induit. Il est A peine besoin de faire remarquer
que les forces électromotriecs agissant dans les deux
moitiés d’un môme enroulement secondaire du transformateur,
toujours identiques entre elles, fournissent par le fait môme aux
extrémités I et F de cet enroulement par exemple, des potentiels opT


posés ou décalés de -^ l’un par rapport A l’autre. Les potentiels I,

111', II » I' » Hl) IF forment ainsi un système hexaphasé qn’on doit
faire agir aux points équidistants 1, 2, 3, V, 5, 0 de l’enroulement
de ceinture que constitue l’induit de la commutatrice.

Avec deux courants différant entre eux d’un quart de période, on
peut encore alimenter l’induit de la commutatrice en quatre points
équidistants ; on procède pour ce cas de l’alimentation quadriphasc,
comme pour celui des six phases : les quatre points équidistants
do l’induit sont reliés par l’intermédiaire de bagues ct
de frotteurs (fig. 770) aux quatre extrémités des deux enroulements
secondaires du transformateur abaisscur, enroulements
qu’on laisse indépendants ou dont on rejoint les milieux.

Enfin avec un courant alternatif simple, on alimente la commutatrice
en deux points diamétralement opposés, comme l’indique
la figure 780.

Dans ces divers cas, les touches du collecteur sont aussi nomHg.
 ?78.TRANSFORMATEURS TOURNANTS.
16b

brcuscs que dans une dynamo A courant continu, et k »s balais recueillent
aux extrémités d’un diamètre des forces électromotrices

assez constantes, A la condition que les inducteurs fournissent, A la
vitesse du synchronisme, des forces électromotrices convenablement
proportionnées aux forces polyphasées.
Indépendamment de ce que nous avons dit au paragraphe précédent,

on peut se rendre compte sommairement de la possibilité du
fonctionnement de la machine, en se représentant d abord l’induit
mené A la vitesse constautc synchrone des courants alternatifs, en
imaginant ensuite que les deux séries de forces enjeu, les différences
de potentiel V entre points d’alimentation ct les forces t engendrées
par la rotation dans le champ des inducteurs dans les diverses
sections de l’induit, puissent être représentées par les projections
de vecteurs tournants sur des axes convenables, ct en admettant
enfin que la machine ne débite aucun courant. Prenons en considération
le cas de l’une quelconque des machines précédentes, la
commutatrice triphasé par exemple : supposons le potentiel inaxi*
mu m entre lignes polyphasées réglé sur la force électromotrice
Fig. 779.Fig. 780.106 DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
fournie par les inducteurs dans le rapport de 1/3 A 2, et le
calage déterminé de telle façon que le potentiel au point 1 par
exemple atteigne son maximum au moment où ce point passe au

balai. Les forces électromotrices e engendrées
par la rotation dans les sections successives
de l’enroulement seront A tout
moment représentées par les projections
des côtés s d’un polygone régulier convexe,

2tournant
A la vitesse angulaire -^-, dont

nous désignerons le rayon par Y. La force
électromotricc produite aux balais, maintenus
fixes dans le plan de symétrie interpolaire
que nous supposerons par exemple
vertical, correspondra A tout moment A

la projection, sur le vertical, du diamètre joignant les points du
polygone dont les touches pisseront aux balais. Ce diamètre qui
est la résultante des vecteurs représentatifs des forces g reste
toujours très voisin de la verticale ct change de sommets quand
le balai change de touches, c’est-A-dire A toutes les fractions de
période définies par le nombre des touches (§ 192, tome I). La
différence de potentiel entre points d’alimentation se trouve au
contraire représentée pour chaque intervalle 1.2 ou 2.3 ou
3.1 par un côté du triangle équilaléral 1.2.3. du polygone,
mobile avec lui : les forces électromotrices s agissant dans chacun
de ces intervalles font donc exactement ct A tout moment
équilibre A ces différences de potentiel, puisque chaque côté du
triangle est la résultante des côtés du polygone qui sont les vecteurs
représentatifs des forces t. L’application des différences de potentiel
triphasées aux points 1.2.3 de l’anneau amené au synchronisme
ne détermine donc le passage d’aucun courant dans l’enroulement,
et la différence de potentiel aux balais se maintient
constante, aux très légères variations de longueur de la projection
du diamètre du polygone le plus voisin de la verticale. Il suffit
alors do joindre les balais par un conducteur extérieur de résistance
p pour obtenir dans ce conducteur un courant qui restera
T
constant aux variations près, de période -^-, que produira l’effet
Fig. 781.TRANSFORMATEURS TOURNANTS. 107
Joule : la chute de volts produite par le passage du courant varie
périodiquement en effet avec les longueurs de conducteur comprises
instantanément entre les sommets 1 et 2 par exemple et le point qui
passe au balai c. Cette chute varie d’importance d’ailleurs avec la
résistance du circuit extérieur ç ; elle doit rester toujours inférieure
A une faible fraction de la voleur moyenne de la différence de
potentiel aux balais, laquelle se trouve alors assez voisine de 2V.

L’étude faite au paragraphe précédent montre nettement qu’un
tel fonctionnement n’est possible que théoriquement, abstraction
faite des résistances passives ct sans stabilité ; il est en outre matériellement
impossible de réaliser la condition de variation sinusoïdale
des deux systèmes de force. Cela ne présente d’ailleurs aucun
intérôt, puisque, pour produire le couple moteur nécessaire au
mouvement, il faut donner aux courbes s et v des formes différentes,
ainsi que nous l’avons établi précédemment.

Le cas du fonctionnement théorique d’une commutatrice alimentée
par un courant alternatif simple s’étudierait de môme. A un
instant quelconque, les forces enjeu, supposées sinusoïdales, ct de
valeurs maxima égales A 2V, cette fois, seraient représentées respectivement
par les projections des côtés d’un polygone convexe (s) 
ct par celles du diamètre joignant les points d’alimentation 1 ct
2 (fig. 782). Si le maximum du potentiel alternatif se produit au
moment du passage des points d’alimentation aux balais ce', c’est
sur le môme axe vertical qu’il faut projeter les

deux séries de vecteurs. Supposons ce cas. A
la projection du diamètre 1. 2 s’ajoutent les
projections des côtés du polygone compris
respectivement ct instantanément entre les
points 1 et 2 ct les balais ce' et la différence de
potentiel recueillie aux balais est constante,
avec un nombre de touches assez grand, presque
égale d’ailleurs A 2V. Si l’on joint extérieurement
les balais par un circuit de résistance
p, relativement considérable, les
courants qui s’établissent dans les diverses

parties de l’enroulement schématiquement représenté par
une circonférence, se disposent comme l’indique la figure 783,
lig. 782.108DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
si nous supposons le point 1 encore assez voisin du balai c positif
par exemple.
Il est facile de définir la loi de variation de ces insensités. Dans

ce but, servons-nous du mode
de représentation habituel de
la loi d’Ohm (§3V, tome I). Sur
un axe horizontal (fig. 78V) ,
portons une longueur proportionnelle
A la résistance ohmique
d’une moitié de l’enroulement
de la commutatrice, et,
dans le sens de la verticale,
une longueur^ bx proportionnelle
A la valeur do la différence
de potentiel instantanée
entre bagues d’alimentation.
Supposons tracée In courbe s

qui aurait pour ordonnées les valeurs locales de la force électromotiice

engendrée par unité de longueur du fil dans l’enroulement de
la commutatrice par la rotation dans le champ des inducteurs.
L’aire de cette courbe entre deux ordonnées nous représentera
Fig. 783.lig. 781.TRANSFORMATEURS TOURNANTS. 169
les forces électromotrices appliquées, du fait des inducteurs, entre
les deux points correspondants de l’enroulement, et sa
courbe intégrale r, sera disposée comme l’indique la figure.
Fartant de bx, elle aboutira sur l’horizontale de bt au point
bt, puisque, par hypothèse, la somme des forces s entre les deux
points 1. 2 fait A tout moment équilibre au potentiel des bagues.
D’autre part le potentiel de c’, tant que la commutatrice ne débite
pas, se trouve sur notre diagramme A la hauteur du sommet c’ delà
courbe r/ symétrique de la courbe r,. Or, si l’on joint les balais c ct
c’ par un conducteur extérieur de résistance p, il s’établit aussitôt
(nous ne tenons pas compte de la selfinduction) dans les deux
branches l.c et 2.c (fig. 783) des courants d’intensité i' et ï', dirigés
dans le sens des forces s, c’est-A-dire de 1 vers c ct de 2 vers c,
opposés nécessairement et tels que les voltages deseffets Joule soient
égaux sur les deux branches. Les voltages d’effet Joule sont donc
représentés par les ordonnées de deux droites telles que l.j et 2./,
dont les coefficients angulaires définissent les intensités V ct i". Les
mômes intensités s’établissent momentanément dans l’autre moitié
1. c’. 2 de l’induit, et les voltages d’effet Joule y correspondent aux
deux droites 1./ et 2/. La différence de potentiel qui subsiste
aux balais, au lieu de correspondre A l’ordonnée c’e comprise entre
les deux sommets des courbes rt r/ symétriques, devient donc égale
A la somme c’f -t- je. Or, entre cette somme, la valeur de l’intensité
totale extérieure t’ •+• i" et la valeur de p, on a la relation

Mais la somme t’ + i" est représentée par la somme des deux
coefficients angulaires des droites 1/ ct 2/, c’est-A-dire, A un facteur
d’échelles près, par la somme des deux segments m F et ml"
que les droites \j et 2/ limitent, avec l’axe, sur l’ordonnée m
équidistante de 1 ct de 2. La condition de détermination des
points fj sur l’ordonnée c’e, quand l’induit tourne c’est-A-dire
quand on déplace vers la gauche l’ensemble des trois ordonnées i,
m et 2, est donc que la somme mY •+• mY' reste proportionnelle
A cj.

On peut suivre ainsi sur le graphique les variations de cj, c’estA-dire
en somme, celles de la différence de potentiel aux balais.
170 DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
T
La période de l’oscillation est -' le maximum se produit quand les

points 1 et 2 passent aux balais, c’est-A-dirc quand b, bx est en c’e,
. . T

le minimum A T de là, et enfin l’amplitude est d’autant plus

grande que la résistance p est plus faible.

Mais si, pour la commodité de l’exposition, nous avons ainsi simplifié
le diagramme, nous devons remarquer qu’il nous est impossible
oinsi de faire produire au courant alternatif Feflort moteur
dont nous avons besoin pour conduire la cage de la commutatrice
au synchronisme. Il est donc absolument nécessaire de détacher
l’une de l’autre la courbe du potentiel alternatif et celle des forces
électromotriecs induites par le mouvement. Le diagramme se
complique alors, mois nous croyons que son emploi peut servir de
base assez avantageusement A l’étude pratique des commutatrices.

Supposons donc tracée, en deux parties symétriques, la courbe
v v' dont les ordonnées b, bx représenteraient les valeurs exactes de
la différence de potentiel agissant aux points 1 et 2 de l’enroulement
de la commutatrice. Celte courbe est décalée d’une certaine
quantité par rapport A la courbe rtr,' dont les ordonnées d, dx représentent
les sommes des forces s comprises entre les points 1 et 2
A tout moment. Nous considérerons ces deux courbes v et rt comme
fixes, ct, A la rotation des points i et 2, correspondra la translation
horizontale des deux verticales 1 et 2 de la figure précédente. Les
ordonnées dt </, de la courbe double r,r/ représentent toujours les
aires de la courbe des s, qui représente les forces élcctromotrices
induites par unité de longueur du 111 de l’enroulement, aux divers
points de la périphérie de l’induit. Les abscisses représentent toujours,
aux facteurs convenables près, soit les arcs de circonférence
de Finduit, soit les longueurs de fil, soit tes résistances ohmiques
correspondantes.

A un instant quelconque, lorsque Finduit occupe la position de
la figure 783 par exemple, les ordonnées 1, 2 occupent la position
qu’indique la figure 783 : la différence de potentiel est b, bx, et la
somme des forces s entre 1 ct 2 est dt dx. Ce que nous sa\ons de l’étude
générale faite au paragraphe précédent, suffit A nous indiquer
que le maximum de potentiel doit se produire quand lo point i

TRANSFORMATEURS TOURNANTS.

ni

a dépassé c, car autrement la condition de stabilité du régime ne
serait pas satisfaite. Dans cette position, l’intensité du courant qui
passe effectivement de la ligne 1 A 11 ligne 2 se trouve réglée par
la valeur de la différence entre b, bx et d, dx. Si donc nous portons
sur l’ordonnée 2 de part et d’autre de Faxc horizontal une longueur
2. a égale A b, d, 4- dx bx, nous obtenons, enjoignant i. a, la
droite d’effet Joule correspondant A ce courant. La différence de

potentiel produite aux balais serait alors représentée, si la commutatrice
ne débitait pas, par la somme b, d, 4- cli' 4- hc 4dx
bx. Mais si l’on joint les balais par un circuit extérieur de résistancep,
les deux courants i et i", qui se superposent A l’intensité i
dans chaque branche, doivent satisfaire A la condition de fournir
entre i etc, d’une part, ct entre 2 et c, d’autre part, une môme perte
do volts, et les effets Joule de ces deux courants sont représentés
pour la branche 1. c. 2 par les deux droites i .y ct aj et pour la branche
1. c’. 2 par les droites symétriques 1./ et aj’. La différence de
potentiel aux balais tombe alors A la valeur b, dt 4- cj’ 4- je 4d,
bt% et la condition de détermination du point/ est
Fig. 785.172 DYNAMOS A COURANTS ALTERNATIFS.
c’est-A-dire que la somme n I" 4- n Y doit demeurer proportionnelle
h je 4- (/, bx.

On peut donc construire de la sorte les valeurs des intensités
pour chaque position de Finduit : l’intensité dans les branches 1. c
ct 2. c’ est représentée par le coefficient angulaire de 1. y, et l’intensité
dans les deux autres branches par celui àeja.

La figure montre que, dans la position considérée, les intensités
totales dans les branches i.c’ et 2.c peuvent ôtre dirigées de 1
vers c’ et de c vers 2, c’est-A-dire qu’elles remontent A contre des
forces électromotricess, que la rotation produit dans ces branches,
et qu’elles fournissent par conséquent un couple moteur. Quant
aux intensités dans les autres portions, elles vont de 1 A c et de c’
A 2, marchant dans le sens des forces électromotrices induites ct
fournissent alors un couple résistant.

Il nous faut chercher sur la figure une représentation de ces
couples instantanés. Or la puissance développée par les efforts
électromagnétiques dans le mouvement d’une génératrice portant
une intensité t dans un champ où la force élcctromotricc qui s’y
engendre est 2-, a pour expression 2s i. La puissance développée sur
les sections de l’enroulement comprises entre i et c, qui portent
l’intensité mesurée par le coefficient angulaire de la droite l.y, ct
où s’engendrent au total des forces électromotrices dont la somme
est représentée par la différence de hauteur c l entre le point c et
le point </„ est donc égale au produit de cl par ce coefficient angulaire,
c’est-A-dire A lcrû l’on a mené ce, perpendiculaire A l.y.
De môme la puissance développée sur les génératrices comprises
instantanément entre i ct r' correspond A la longueur lcm qui représente
le produit de cl ou de la somme des forces s y agissant
par le coefficient angulaire de ja (on mène c’cm perpendiculaire
A ja). La vitesse de rotation étant constante, les segments
lcm et le, représentent donc respectivement, au facteur 2 r. NT près,
les couples moteur et résistant d’une moitié c i. c de l’anneau, et
leur différence mesure le couple instantané effectivement appliqué
A la lanterne porte-cuivre de la commutatrice.

On peut construire, pour les diverses positions de l’anneau, les valeurs
de ces couples, et tracer les courbes qui les représentent :
l’ordonnée moyenne de ces courbes, ou encore celle de leur somme
TRANSFORMATEURS TOURNANTS. 173
algébrique, mesure le couple moyen appliqué A l’anneau ; il faut
que ce couple égale celui des frottements divers.

Il y a donc pour une commutatrice donnée, dans laquelle la
forme de la courbe s est déterminée, ct pour une valeur ct une
loi de variation donnée du potentiel d’alimentation, un système
de valeurs de l’excitation (grandeur absolue des ordonnées de rt)  et
du décalage (angle d’écart entre le maximum de v et le maximum
de r,) qui correspond A chaque valeur de la résistance extérieure p.
En faisant varier l’excitation, pour une valeur donnée de p, on
fait xarier le décalage : la condition de stabilité exige qu’on
maintienne l’excitation A une xalcur assez faible pour que le décalage
qui fournit le couple ct soit convenable : s’il est trop fort
le rendement est moins bon, s’il est trop faible, la moindre réduction
apportée A la résistance p risque de faire décrocher la commutatrice.


Cinquieme partie
PILKS ET ACCUMULATEURS.

CHAPITRE PREiMIEK
Plies.

298. Force électromotrice. — C’est un fait qu’il peut FO
produire au contact de substances hétérogènes une différence de
potentiel : on dit alors qu’il existe une force électromotricc de
contact en désignant simplement ainsi la cause du phénomène
(§ 33, tome 1). Il n’en est pas moins vrai que cette différence
de potentiel est la manifestation do la mise en jeu d’une part
d’énergie, si faible soit-ellc, énergie nécessaire A la formation
du champ électrique, et que le système des éléments en présence
a pu la fournir — qu’il l’ait possédée A l’avance ou qu’il Fait îeçuc
au moment mômo : dans une pile hydroélectrique par exemple,
c’est un commencement de réaction chimique qui fournit cette
énergie ; dans une machine A frottement, c’est le travail mécanique
dépensé sur l’appareil.

Si la différence de potentiel est la seule réaction qui se puisse
opposer A la force électromotricc, la production d’énergie électrique
s’arrôte o cette manifestation. Si, au contraire, on rejoint
les armatures de la machine ou les pôles de la pile par un conducteur
de résistance convenable, il se produit un courant dont la
puissanco est prélevée sur l’énergie chimique ou sur le travail
moteur.

La force électromotrice de contact est d’ailleurs fonction de la
température, en môme temps quo de la nature des métaux en
présence. Dans un circuit fermé, A température égale, les forces
électromotrices produites aux diverses soudures se font nécessairement
équilibre, et il ne passe aucun courant. Si, au contraire,
170 PILES ET ACCUMULATEURS.
dans un couple thermo-électrique cuivre-zinc par exemple, on
établit entre les soudures A et B (fig. 78G) des différences de
température, on rompt l’équilibre des deux forces électromotrices

opposées localisées A ces contacts, et l’énergie
du courant qui s’établit représente la différence
entre l’énergie calorique cédée A la soudure
chauffée ct l’énergie soustraite A la soudure
refroidie.

Ces appareils ne transforment toutefois en
énergie électrique qu’une faible part de la chaleur

mise en jeu ; leur rendement est mauvais. Il en est de môme
des machines A frottement, où la chaleur produite par le frottement
représente une grande part du travail mécanique dépensé A
les mouvoir. Dans les piles, au contraire, l’énergie libérée dans la
réaction chimique peut ôtre A peu près intégralement transformée
en énergie électrique.

Si cette proposition était rigoureusement vraie, en représentant
par e la force électromotrice totale de la pile (somme algébrique
de toutes les forces électromotrices localisées aux divers contacts) ,
on devrait trouver, dans le produit ci d t de cette force électromo-'
tricc par la quantité d’électricité que transporte lo courant dans
l’instant dt, l’équivalent exact de l’énergie chimique. On pourrait
alors estimer directement la force électromotricc d’un élément
déterminé, A la condition toutefois de connaître les réactions
chimiques qui s’y produisent. Il suffirait de calculer, A l’aide des
équivalents électrochimiques et des chaleurs de combinaison, la
chaleur c dégagée par coulomb, pendant la réaction, ct l’on
déduirait la force électromotricc e de la relation

V,17 étant l’équivalent mécanique de la chaleur en joules. Les
résultats de ce calcul ne concordent pas exactement, avec les relevés
d’expériences ; une des causes principales de la divergence est
souvent l’inexactitude des réactions chimiques supposées.
Remarque. — Il est A peine besoin de rappeler ici que la source
ellc-môme où se produit la force électromotrice totale e est traFig.
78G.
versée par le courant i ct qu’elle offre une résistance r. La différence
de potentiel v qui s’établit aux bornes de la pile, lorsqu’elle
débite sur un circuit extérieur de résistance p, est liée A la force
électromotrice totale e par la relation

elle n’est égale A e que lorsque p devient infini, c’est-A-dire lorsque
le circuit est ouvert. Cette chute correspond A la portion d’énergie
transformée en chaleur dans la pile.

299. Force électromotrice de polarisation. — Nous • venons
de voir ce qu’est la force électromotricc d’une pile ; mais si,
par suito des réactions qui s’y produisent, la nature des substances
en contact vient A changer, la force électromotrice varie
aussitôt. Considérons par exemple un élément cuivre et zinc et eau
acidulée (fig. 787)  : le zinc s’électrise positivement, les molécules

IFSO' » se polarisent, SO 4 négatif
s’oriente vers le zinc et se combine
avec lui pour donner du
sulfate de zinc, et l’hydrogène
des molécules voisines du zinc
se dégage sur l’électrode cuivre.
La nature des contacts est changée,
et l’on observe quo très

rapidement la force électromotrice de l’élément diminue ; il est
apparu une force contre électromolrice duc A la présence notamment
de l’hydrogène sur l’électrode cuivre. Si en effet on balaye la
surface du cuivre pour enlever les bulles d’hydrogène, la force
électromotrice reprend sa valeur primitive.

Faisons mieux, pour nous rendre compte de Fexistence de cette
force contre électromotricc : remplaçons les électrodes CM et Z/tpar
deux électrodes de platine inactives A ct 11 (lig. 788) , ct faisons
passer dans ce voltamètre un courant /, allant de B A A dans le
liquide, sens de la force électromotrice de notre élément primitif ;
puis disposons dcuxéprouvcltcs pour recueillir l’oxygène etl’hydrogène.
Quand nous ferons cesser Faction de la force électromotrice
extérieure, c’cst-A-dirc quand nous interromprons le courant de
COUS D’LLF< TRICITÈ. — T. II. 12PILES ET ACCUMULATEURS.
charge, nous aurons constitué une pile (pile de Grove) dont la
force électromotrice sera de sens opposé /, au sens du courant

précédent ; si en effet nous rejoignons
les pôles A et B par un circuit extérieur,
il se produit un courant allant
extérieurement de B A A.

Cette force électromotricc, agissant
contre le courant qui a déterminé
les réactions dont elle est née, est souvent
désignée sous le nom de force
électromotrice de polarisation. Il faudra

la combattre et en éviter môme la production, si l’on cherche
A réaliser une source d’énergie électrique ; c’est le cas des piles ordinaires
ou piles primaires. On l’utilisera au contraire, si l’on veut emmagasiner
sous forme d’énergie chimique l’énergie d’un courant
électrique et retrouver ultérieurement cette énergie sous la forme
électrique ; on aura formé ainsi un accumulateur ou pile secondaire.

300. Moyens de combattre la polarisation ; exemples de
piles. — Le choix des dépolarisants a une importance capitale,
car de leur rapidité d’action dépend la puissance môme de la
pile : c’est A la vivacité possible des réactions qu’est liée en effet
la densité de l’intensité du courant, ou intensité que la pile peut
débiter par unité de surface de ses électrodes, sans que la force
électromotricc diminue sensiblement. Mais la nature des dépolarisants
influe encore sur un autre facteur, la résistance intérieure,
qui entre en jeu pour régler la puissance utile de la pile. Cette
résistance est en effet fonction A la fois des résistibilités diverses
et des dispositions géométriques de l’élément, qui varient avec la
nature môme des dépolarisants, liquides ou solides, séparés de
l’électrolyte ou mélangés avec lui.

Nous n’avons pas ici A faire une étude complète des piles ; nous
rappellerons seulement les dispositions de quelques-unes d’entre
elles, qui ont des qualités différentes ct un emploi déterminé :
l’élément Mcidingcr qui fournit un courant constant mais faible,
l’élément Leclanchc susceptible de donner un courant intense
mais pendant peu de temps, enfin l’élément Bcnard, léger et puissant
mais coûteux.
Fig. 788.
PILES.
no
/. Élément Meidinger. — L’élément Meidinger, qui est une
variante de l’élément Daniel) , peut s’employer avantageusement,
lorsqu’on a besoin de produire un courant assez faible qui se maintienne
constant pendant un temps assez long. C’est une pile de laboratoire
industriel. Un vase cylindrique (fig. 789) reçoit sur un renflement
annulaire une lame de zinc enroulée en cylindre ct contient

de l’eau que la formation ultérieure
de sulfate de zinc rend
conductrbe. Un gobelet en
verre, pWé au fond du premier
vase, contient l’électrode
cuivre, formée d’une lame de
ce métal enroulée en cylindre :
il reçoit l’extrémité d’une bouteille
qui contient de l’eau et
des cristaux de sulfate de cuivre.
Lo goulot de celte bouteille
n’est ouvert quo par un
petit tube de verre passé dans

un bouchon de liège. Le sulfate de cuivre en solution saturée remplit
donc le gobelet, le liquide moins concentré monte au contraire
dans la bouteille par le tube de verre ct dissout des cristaux.
A la longue le sulfate de cuivre déborderait du gobelet, si l’élément
restait monté sans fonctionner : on règle la grosseur du
canal laissé libre dans le petit tube, de manière que l’écoulement
de solution saturée corresponde A la consommation moyenne de
sulfate de cuivre.
La réaction principale est la suivante : le cuivre du sulfate de

cuivre se dépose au pôle cuivre,
l’acide sulfuriquc libéré s’empare
du zinect donne du sulfate de zinc
(fig. 700).

C’est du zinc amalgamé que l’on
emploie de préférenco au zinc pur,
qui se dissout moins facilement,
ct au zinc du commerce, dont les

impuretés permettent l’attaque par l’acide sulfuriquc môme en cirFig.
789.Fig. 790.180PILES ET ACCIMULVTEIRS.
cuit ouvert. Avec du zinc amalgamé, l’usure est régulière en circuit
fermé et assez faible en circuit ouvert.

La résistance do l’élément ainsi disposé est assez considérable
pour qu’il n’y ait pas abaissement sensiblo de sa force électromotrice,
lorsqu’on lo ferme sur faible résistance extérieure. La foreo
électromotrice est voisine de F,08.

//. Elément Lcclanihè. — Dans certaines applications, on a
besoin au contraire d’un courant intense pendant un court instant
(sonneries électriques, inflammation des amorces, explosion
des torpilles, etc.). Il faut alors chercher un dépolarisant plus actif
que le sulfato do cuivio : on peut employer l’élément Lcclanché

Lcsélectrodes sont constituées par du zinc amalgamé, d’une part,
et par du charbon entouré do bioxule do manganèse, do l’autre,
(fig. 791). L’électrolxte est du chlorhydrate d’ammoniaque. U so

forme du chlorure double de zinc ct
d’ammonium, et le bioxyde de manganèse
fou mit A l’hydrogène l’oxygène
nécessaire A la formation do
l’eau.

Le bioxyde de manganèse est un
dépolarisant actif, mais il n’est efficace
que dans les premiers moments,

en raison môme do son état solide. Il agit rapidement sur les premières
molécules d’hydrogène libéré ; mais il lui faut ultérieurement
un certain temps pour se laisser pénétrer, ct il apparaît assez
vite une force contre électromotricc qui fait tomber la force électromotrice
do l’élément. Cette chute est d’autant plus rapido que le débit
de l’élément est plus considérable ; la pile no peut donc donner
un courant intense que pendant peu de temps, mais l’oxydation de
l’hydrogène s’achève pendant le repos de la pile, et la force électromotricc
so retrouw, A sa valeur normale (1\V0) pour un nouveau
débit.

Four obtenir une forte intensité dans les premiers moments
avec cette force électromotricc, il faut que les électrodes soient
peu écartées l’une de l’autre. Dans les premiers éléments Leclanchc,
le bioxyde était placé dans un vase poreux entourant le
charbon ; un peu plus tard il fut comprimé en plaques qui venaient
Fig. 791.PILES.IM
se placer contre la plaquo do charbon ; enfin, dans la pilo Leclanché-Barbicr,
lo polo est fait iFuno briquette d’aggloméré bioxyde
et charbon. Dans les derniers éléments (fig. 792) cette électrode n

la forme d’un cylindre évidé, et entoure complètement
le crayon do zinc dont l’usure es*
alors parfaitement régulière. L’oxtrémité do
celui-ci porte une bague en caoutchouc qui
Fempôche de venir au contact du charbon.

Afin d’éviter les projections du liquide hors
du vase dans les mouvements quo la pile peut
recevoir, on mélange parfois A Félectrolyto
une solution d’agar, espèce d’algue marine,
qui donne avec Feau une gelée semi-solide :
cette précaution est indispensable pour les piles
de torpilleurs. Les bords du vase sont
paraffinés, afin d’arrêter les sels grimpants.
Les bacs, en verre ou en ébonite, sont on général
enfermés dans une caisse en bois.

III. Eléments au bichromate de potasse. —

Dans certaines applications, on a besoin de sources pouvant produire
pendant longtemps un courant intense. On peut recourir alors A l’emploi
de/piles au bichromate de potasse avec électrodes en zinc et
charbon. L’électrolyte est un mélange de 100 gr. de bichromate
pour 50 gr. d’acide sulfuriquc par litre d’eau. Lo zinc s’oxyde et
donne du sulfate de zinc. Le bichromate, en partie réduit par l’hydrogène,
donne de l’oxyde de chrome et de la potasse, qui s’unissent
A l’acide sulfuriquc pour former de l’alun de chrome.

La force électromotricc de l’élément est d’environ 2 volts ; la
réaction est assez vive pour qu’on puisse laisser la pile fournir un
grand débit, sans qu’il en résulté d’abaissement sensible de la
force électromotricc : les électrodes sont assez rapprochées et la
résistance intérieure est faible. L’inconvénient de cette pile est quo
l’attaque du zinc, môme amalgamé, se produit en circuit ouvert ;
il devient donc nécessaire de prévoir des dispositions qui permettent
de séparer le zinc du liquide, lorsque les piles ne doivent pas
débiter.

M. le colonel Renard a utilisé des piles analogues, pour aliFig.
792.182
PILES CT ACCUMULV1EURS.

mentor lo moteur de son ballon dirigeable : l’acide chlorhydviquo
remplaçait seulement l’acido sulfuriquc Les paires d’électrodes

zinc et charbon étaient
placées A la partie supérieure
do tubes de
verre plongeant dans
l’électrolyto par leur
partie inférieure (fig.
793) <". Four la marche,
on faisait monter le liquide
dans les tubes en
enx'oyant A l’extérieur
de ces derniers, dans la
bolto étanche qui les
renfermait, do l’air
comprimé A l’aide d’une
poire en caoutchouc. Ces
piles, près de trois fois
plus puissantes A poids
égal que les accumulateurs,
donnaient le cheval
do 73G watts A ' »8k.

Pour son bateau sous-marin essayé A Cherbourg en 1889,
M. Goubet avait adopté des éléments zinc et charbon au bisulfate
de mercure.

Ces dix'erses piles consomment malheureusement des élcctrolytes
d’un prix élevé. Elles dégagent des gaz délétères. Les manipulations
qu’exige d’ailleurs le remplacement des liquides épuisés et
des zincs usés deviennent compliquées, dès qu’il s’agit de batteries
importantes. Ce sont 1A les raisons principales qui leur ont fait
préférer les accumulateurs, bien quo plus lourds, pour la navigation
sous-marine ctpour la traction électrique par approvisionnement
d’énergie.

301. Rendement et puissance des piles. — Lorsqu’une
pile de force électromotrice e et de résistance r débite sur une ré(1) 
Voii leCouis d’Électricité Pratique,ptofesséà l’Écolesupérieuie demaisirance
de Brest, par M. 1 ingénieur de la marino Cdllou.Fig. 793.PILES. 183
sistance extérieure p, dans laquelle n’agit aucune forco électromotricc,
la différence de potentiel v qui s’établit A ses bornes satisfait
A la relation

La puissance totale mise en jeu a pour expression

Cette puissance n’est autre que l’énergie fournie par seconde
par les réactions chimiques. D’autre part, la puissance recueillie
aux bornes do la pile, ou puissance utile, est

Le rendement do la source a donc pour exprossion

et la puissanco perdue par effet Joulo dans l’intérieur de la source
est

Le rendement sera d’autant plus voisin de l’unité que la résistance
du circuit extérieur sera plus considérable ; partant de zéro
lorsque p est nulle (pile fermée sur elle-même en court circuit) , il
atteindrait l’unité lorsque la résistance extérieure deviendrait
infinie, mais A la limite l’élément ne débiterait plus, ut la puissance
recueillie aux bornes deviendrait infiniment petite. Cette
puissance utile est d’ailleurs nulle lorsque la résistance est nulle.
Il convient donc d’adopter une résistance moyenne convenable.

Il est intéressant de connaître le maximum de la puissance
utile. Ce maximum correspond A la valeur de p qui annule
—r—, \ orsqu’on suppose constantes la force électrom’otrice et la

résistance r, on a la condition

qui donne
181 PILES FT ACCUMULATEURS,
et le maximum de w devient
e
Or l’expression — représente le maximum de la puissance totale

quo la pile est susccptiblo de mettre en jeu, c’est-A-dire la puissance
qu’elle développerait en court circuit surelle-mômo (p = 0).
La plus grande puissance qu’une pile puisse fournir A ses bornes
est donc égale au quart de la puissance totale qu’elle mettrait en
jeu fermée sur cllc-môme ; ce maximum est atteint lorsque la résistance
extérieure est égale A la résistance intérieure, et le rende1


ment est alors égal A -_-. On a en effet :

Un tel rendement paraîtra en général trop faible, et l’on aura
intérêt, pour obtenir une puissance donnée, A multiplier les éléments,
au risque d’augmenter la dépense de première installation.
On voudra, en un mot, faire travailler moins vite les sources pour
en obtenir un meilleur rendement. Si par exemple on s"é7fixait un
rendement de 80 % *—

il faudrait prendre

La puissance totale que la pile met en jeu n’est alors que le cinquième
de la puissance totale en court circuit

et la puissance utile qu’elle fournit n’est que les 2/3 environ de la
puissance utile maxima dont elle serait susceptible

Les variations de la puissance totale W, de la puissance utile w
PILES.
IH: ;

et du rendement k peuvent ôtre représentées par les courbes de
la figure 79V, dont les abscisses sont les résistances p du circuit extérieur.

Les courbes de la puissance totale

et du rendement

sont deux hyperboles équilatères, quand la force électroraotrice e
ct la résistance intérieure ;• de la pile sont invariables, ce qui n’est
pas en réalité. Quant A la courbe de la puissance utile
le2f
elle a son sommet en p = r et w = -= . \

• 302. Considérations relatives à l’emploi des piles en
Hg. 791.180 PILES ET ACCUMULATEURS.
batteries puissantes. — Nous voyons donc que, pour obtenir
une bonno utilisation des matières consommables des piles, il faut
limiter le débit A uno valeur relativement faible. On est conduit
ainsi A employer, pour une puissance donnée, uno quantité relativement
grande d’éléments de grandes dimensions, c’cst-A-diro A
augmenter la dépense do premiôro installation, lo poids ct l’encombrement
do la source. A*u point de vue simplement économique,
il faut donc établir un balancement judicieux ontro lo coût
journalier de l’énergie ct l’amortissement do la dépense première.

Mais il est des cas où la valeur du poids mort de la batterie a
une importance primordiale : ce sont ceux où les piles doivent se
transporter elles-mêmes avec les appareils qu’elles ont pour but
de mouvoir, embarcations ou voitures automobiles. Il faut alors
faire travailler les piles A un régime plus voisin de leur maximum
do puissance utile, sans provoquer toutefois d’élévation exagérée
de température, ni réduire outre mesure la durée du fonctionnement.


Il va de soi que pour un genre de pile déterminé, il faut chere3


cher A augmenter le plus possible le module de puissance -^. Une

fois choisies les substances qui la composent, de manière A obtenir
la plus grande force électromotricc avec des électrolytes de faible
résistibilité et de grande activité (vivacité des réactions chimiques,
dépolarisation) , on donnera aux électrodes un grand développement
eu surface et on réduira leurs distances ; on doit toutefois
laisser entre les électrodes un jeu suffisant dès le début pour
éviter toute chance de court circuit.

Il faut d’ailleurs donner aux électrodes solubles uno épaisseur
suffisante pour assurer A la pile un fonctionnement d’assez longue
durée. A ce point de vue de Y endurance de la batterie, réapparaît
la question du bon rendement. La distance que peut franchir
l’embarcation, le sous-marin, ou le véhicule, dépend en effet non
seulement de la quantité des matières consommables dont il est
approvisionné, mais de l’utilisation qu’il fait de cet approvisionnement
 ; sa distance franchissable ou son endurance dépendent, en
un mot, pour un approvisionnement donné, de la vitesse qu’il soutient.
Pour une embarcation ou pour un sous-marin, on distin-

guera donc uno allure normale, économique, A bon rendement des
diverses parties de l’appareil et on particulier des piles, et une allure
A toute vitesse, eompatible avec un fonctionnement satisfaisant,
d’assez faiblo duréo d’ailleurs. En passant du premier régimo au
second, on verra diminuer lo poids des piles par chevalet augmenter
leur poids par chevalhouro.
La caractéristique de la valeur d’une pile s’obtiendrait donc en

divisant son module do puissanco — par son poids, et en multipliant

ce quotient par un coefficient réducteur indiquant la fraction do la
e2
puissanco totale — que la bonne conservation de l’élément permet

d’utiliser, sans polarisation notamment, sans échauffement ni foisonnement
exagéré.

Nous remarquerons qu’au seul point de vue de la bonne utilisation
des piles, il est indifférent de les associer en tension ou en
quantité. Le groupement doit se déterminer d’après les conditions
de marche de la réceptrice. Si eu effet la batterio se compose d’un
nombre total q t d’éléments, de force électromotrice ex et de résistance

intérieure ;•„ répartis en q groupes
parallèles de t éléments en tension,
la force électromotricc totale e
do la batterie est t ex, et sa résistance
intérieure, abstraction faite des résistances
des connexions, a pour expression
—-. Le module de puissance
de la batterie devient donc

Il ne dépend que du nombre des éléments composant la batterie.
Mais il faut dans chaque cas assurer un débit convenable pour
chaque élément.

Il est intéressant de se rendre compte ici de la valeur de l’un au
moins des éléments de dépense, qui entrent en jeu dans l’emploi
des piles comme source d’énergie. C’est en général du zinc que
Fig. 795.
l’on brûle dans les piles, comme du charbon ou du pétrolo dans
une chaudière. C’est eu effet ce métal qui, do tous les métaux usuels,
donne lieu aux forces électromotriccs les plus élevées.

Or. l’équivalent électrochimiquo du zinc en grammes par ampèreheure
est d’environ 1, 5. Si la force electromotrico de l’élément
(bichromate) est de 2 volts, la pilo consomme 1 gr. 5 de zinc pour
développer 2 xvattheures. Admettons que, pour no pas trop exagérer
l’encombrement des piles, on consente A adopter un rendons
nt de J/3, les 2 xvattheures développés fourniront 4/3 de x\rattheure
utiles. La batterie brûlera donc, par heure et par cheval utile
de 736 watts, un poids do zinc

Au prix de 600 fr. les 1000 k. d’électrodes, c’est une dépense
d’environ 0,50 par cheval et par heure.

A ce prix il faudrait ajouter celui des électrolytes, qui peut être
fort élevé, sans compter l’amortissement du prix des bacs ct accessoires
divers.

Le prix du chevalheure est ainsi beaucoup plus élevé ax'ec les
piles qu’avec les accumulateurs, dont la charge revient en somme
A brûler du charbon dans la chaudière qui alimente le moteur A
vapeur de la dynamo de charge. En comptant A 0 k. 900 la consommation
de charbon par heure et par cheval utile sur l’arbre du
moteur de la dynamo, et A 0,90 le rendement de cette dernière en
puissance électrique A ses bornes, en estimant d’aï 1 Ire part A 0,66
soit 2/3 le rendement en énergie des accumulateurs entre la décharge
et la charge (§ 305) , on xoit que le chevalheure électrique
revient aux bornes de la dynamo A 1 k de charbon et aux bornes
de l’accumulateur (énergie utile) A 1 k 500. Au prix de 30 fr. la
tonne pour le charbon, on trouve un prix de combustible seize fois
plus ax'antageux.

H est vrai que les piles peuvent ôtre moins lourdes que les accumulateurs
A puissance égale, et cet avantage aurait suffi A leur
faire donner la préférence, pour la navigation sous-marine au
moins, si la complication du remplacement des électrodes usées et
des électrolxtes épuisés n’était pas un inconvénient rédhibitoire.

CHAPITRE II
Accumulateurs

303. Principe des accumulateurs. — Un accumulateur est
une pile susceptible d’être régénérée par lo courant électrique,
après épuisement de l’énergie que ses éléments constitutifs peuvent
fournir. L’exemple le plus simple d’un accumulateur est la pile do
Grove (fig. 788) dont les éléments hydrogène et oxygène, après
avoir donné sous forme de courant l’énergie qu’ils sont susceptibles
d’abandonner en formant de l’eau, peuvent ôtre régénérés par le
passage d’un courant étranger qui leur restitue l’énergie nécessaire
A leur séparation. L’accumulateur emmagasine alors pendant sa
charge une quantité d’énergie
i représentant l’intensité du courant de charge ct e la force contre
électromotrice que développe l’élément fonctionnant comme
un voltamètre ; il se dégage des quantités d’hydrogène A l’électrode
négative et d’oxygène A l’électrode positive, qui sont proportionnelles
A la quantité d’électricité transportée par le courant de
charge,

La capacité de l’accumulateur, mesurée par la quantité de ces
gaz qu’il peut retenir, est limitée par le volume des éprouvettes
renversées, ou mieux par celui des deux qui est relativement lo
plus faible, en tenant compte de ce fait que l’hxdrogène occupe
un x'olume double de l’oxygène. Quand les éprouvettes sont pleines,
il est inutile de continuer la charge, les gaz se dégageraient
dans l’atmosphère, ct l’énergie dépensée serait perdue.
Quand on déchargera l’accumulateur, c’est-A-dire lorsqu’on réu-
190 PILES ET ACCUMULATEURS.
nira ses pôles par un conducteur où la force électromotrice do l’élément
pourra établir un courant (qui sera de sens inverso au courant
do charge) , il restituera l’énorgio
i' étant l’intensité nouvelle et e' la force électromotricc de l’élément,
qui peut n’ôtro pas absolument égale A la force électromotrice
e produite pendant la charge. La quantité d’électricité restituée
sera

Théoriquement, la quantité Q' peut être égale A la quantité Q,
et le rendement en quantité de l’accumulateur

serait égal A l’unité. De môme le rapport des quantités d’énergie
totales T’ et T’ Mais ce n’est pas ce dernier rapport qu’on devra
considérer comme mesurant le rendement en énergie de l’accumulateur,
car le courant, traversant l’accumulateur de résistance r, '

y produit par effet Joule une quantité de chaleur égale A / rildt,

pendant la charge, et A / ri !hit pendant la décharge.
%/

Si nous désignons par v ct v les différences de potentiel aux bornes
de l’accumulateur pendant la charge et pendant la décharge,
nous aurons

On ne peut donc emmagasiner pendant la charge la quantité
d’énergie T qu’en dépensant aux bornes de l’accumulateur la quantité
d’énergie

et, pendant la décharge, on ne recueillera aux bornes de l’accumulateur
que la quantité d’énergie

ACCUMULATEUR.
Le rendement en énergie a pour expression

toi

Tandis que le rendement en quantité p<mt théoriquement atteindre
l’unité, le rendement en énergie est nécessairement pluo petit,
et il s’écarto d’autant plus de l’unité que la charge et la décharge
sont plus rapides, c’est-A-dire quo les intensités i et ï sont en
moyenne plus considérables. Dans la réalité il vient s’ajouter d’autres
causes de pertes qui diminuent les rendements /.-, et kt,
comme nous le verrons plus loin.

La pile de Grove ne saurait fournir un accumulateur utilisable
dans l’industrie. Pourtant MM. Cailletet et Colardeau ont donné

A cet accumulateur une forme qui
permettrait de l’adapter aux besoins
de la pratique. Ils ont remplacé
par des éponges de mousse de platine
(fig. 796) , les fils de platine ct les
récipients de verre, où s’accumulent
séparément les gaz hydrogène et oxygène.


Ces électrodes absorbent ainsi sous
un faible volume de grandes quantités

d’oxygène et d’hydrogène. Mais ces accumulateurs offrent une
très grande résistance intérieure et leur rendement, de ce fait, est
inférieur.

304. Accumulateurs au plomb. — Les premiers accumulateurs
industriels datent de la découverte de Gaston Planté (187V).
En produisant Félectrolyse de l’eau acidulée d’acide sulfuriquc A
l’aide d’électrodes en plomb, Gaston Planté remarqua que le xroltamètre
devenait une pile, de force électromotrice x'oisine de 2 volts :
l’oxygène se combinait A l’anode pendant la charge donnant un
peroxyde de plomb, qui, avec la seconde électrode de plomb, formait
le couple susceptible ultérieurement de produire un courant.
Une nouvelle charge subie par l’élément régénérait, après épuiseFig.
796.
PILES ET ACCUMUIATEURS.

ment de la pile, des électrodes Yb 03 ct Yb. On peut dire que le
plomb, susceptible d’absorber l’oxjgène produit par l’électrolyso,
joue un rôle équivalent A celui do l’éprouvetlo qui recouvre la tôto
de l’anode dans la pile de Grovc, ou A celui de la mousse de platine
dans les accumulateurs do MM. Cailletot et Colardcau.

Les réactions qui so produisent pendant la charge et la décharge
sont complexes ; on explique le phénomène par la réaction principale
suivante. Soient A et B (fig. 797) les deux lames do plomb

baignées par l’eau acidulée d’acide sulfuriquc, et via. différence de
potentiel appliquée A l’appareil pour établir le courant de charge i,
qui pénètre parla lame A. L’eau est décomposée, l’oxygène se porte
sur la plaque A, l’hydrogène se dégage sur la plaque B et se perd
dans l’atmosphère ; la plage A s’oxyde, en se recouvrant de bioxyde
de plomb Yb 02, puis l’oxygène se perd dans l’atmosphère A partir
du moment où la couche d’oxyde, suffisamment épaisse, protège le
plomb subsistant A l’intérieur de la lame. Il est inutile alors de
prolonger la charge, car l’énergie fournie par le courant se perdrait
en totalité ax'ec l’oxygène et l’hydrogène dégagés dans l’atmosphère.


Supprimons la différence de potentiel v que nous maintenions aux
bornes, et joignons les bornesBt Ri par un conducteur ^fig. 797 bis)  :
la force électromotrice <?'dc la pile établit le courant i', et l’hydrogène
de l’eau se porte sur la lame A devenue la cathode et réduit
le bioxxde en oxyde Yb 0 qui, avec l’acide sulfurique, donne du
sulfate de plomb
Fig. 797.Hg. 797 bis.
tandis quo l’oxygène dégagé sur la plaque B forme do l’oxydo do
plomb YbO qui donne encore du sulfate do plomb avec l’acide

Lo courant cesso ax'cc la force électromotrice e, quand les deux
plaques sont arrivées au môme état (plomb recouvert de sulfate do
plomb).

Faisons alors une nouvelle charge ; l’eau est encore décomposée,
l’oxygène se porto A la plaquo A, transforme le sulfate de plomb
en bioxyde et acide sulfurique, d’après la formule.

l’hydrogène se porto A la plaquo B et réduit lo sulfate de
nlomb :

Il ne se dégage donc ni oxygène ni hydrogène, tant qu’il reste du
sulfate de plomb A décomposer sur les électrodes. L’hydrogène apparaît
sous formede bulles surla plaque B, lorsque tout le sulfate est
réduit ; sur la plaque A il n’existe plus alors que du bioxyde, en quantité
égale A celle que la première charge y avait déposéo. Mais si
l’on continue la charge, tandis qu’il se dégage do l’hydrogène sur
la plaque B, il ne s’échappe pas d’oxygène de la plaque A, et l’oxydation
du plomb continue plus profonde. C’est que les pores formés
dans cette plaque, A la suite de la réduction du bioxyde opérée
pendant la décharge, permettent une action plus profonde de l’oxygène
sur le plomb. On peut donc dans cette seconde charge emmagasiner
plus d’oxygène dans la plaque A ; la capacité de l’accumulateur
a augmenté, tout comme il arriverait dans la pile de Grovo,
si les éprouvettes se dilataient pour la seconde charge. On arrête
alors la seconde charge, quand les bulles d’oxygène commencent A
apparaître.

Une série de décharges et de charges successives permet d’augmenter
déplus en plus la capacité. Après un certain nombre d’opérations,
on ne gagne presque plus rien sur la capacité : on a
achevé la formation de l’accumulateur.

Pour hAter cette formation, Gaston Planté recourut A l’emploi
de bains d’acide azotique qui, rendant poreuse la surface des plaques
COURS D’ÊLECTKICITb'. — T. II. 13PILES ET ACCUMULATEURS.
de plomb, permettent une attaque plus profonde dès les premières
charges.

Faure eut alors l’idée de recouvrir les feuilles de plomb d’une
pAte de minium, et, pour la maintenir, il employait do simples
sacs de feutres fixés A la plaque par quelques rivets. Dans ces conditions
il suffit d’un très petit nombre de charges pour obtenir du
peroxyde de plomb sur les plaques positives, et du plomb réduit
sur les négatives.

Les principes essentiels de la fabrication des plaques d’accumulateurs
étaient trouvés ; les inventions se multiplièrent alors avec
une grande rapidité, portant sur mille détails.

Pour faciliter la tenue des pAtcs sur les plaques, on forma un bloc
compact de plaques minces positives et négatives, séparées par
des lames de feutre siliceux. Le feutre augmente la résistance de
l’élément, et la liaison des diverses parties rend toute visite impraticable.


Pour éviter l’emploi du feutre, il fallait donner aux plaques une
ossature assez solide ct lo$-r la matière active dans des rainures
ou des alvéoles ménagées dans l’ossature. La fig. 798 donne la coupe

de la plaque Julien ; l’épaisseur
de l’Ame centrale atteint
2m/m sur les grosses plaques de
8m/m. Dans la figure 798 bis,
les rebords aplatis des nervures
s’obtiennent au laminoir.
L’ossature en plomb arrive
A s’attaquer ct A se transformer
en matière active, qui foisonne
eu absorbant l’oxygène ;

la plaque positive notamment gonfle ct se voile aux débits élevés,
que l’on doit atteindre pour augmenter la puissance au kilog de
l’accumulateur.

On cherche alors A réaliser des dispositions telles que la dilatation
considérable (un dixième environ) , quo prend le plomb doux
en se transformant en peroxyde, soit libre de se produiro dons tous
les sens ct n’cntralue point la dislocation de la plaque. Dans l’accumulateur
Willard, par exemple, lo plaque de plomb est creusée, de
Fig. 798.Fig. 798 bis.Fig. 798 1er.ACCUMULATEURS. 193
stries, dont uno sur cinq offre une plus grande profondeur ct ménage
le jeu nécessaire A la dilatation transversale des lamelles intermédiaires.
Avec une ossature du genre de celle de la figure
798 ter, on laisse des vides tels que a$ » « '£' (fig. 799) , entre les ensembles
de cannelures qui forment bandes transversales : le plomb
doux de l’ossature peut alors se dilater dans le sens de la hauteur
de h A h', et les vides a0, « '£' arrivent A se boucher. Mais la dilatation

n’est ainsi rendue possible que dans le sens perpendiculaire
aux vides a,ï, ct les bandes pleines, en s’allongcant, prennent do
l’arc en avant ou en arrière de leur plan primitif. Pour éviter cet
inconvénient, la Société du Travail Électrique des métaux construit
des plaques positives dont les augets, encastrés A une extrémité,
sont libres A l’autre (fig. 800).

Mais au lieu d’employer une ossature en plomb doux qui perd A
la longue sa solidité, on peut soustraire A l’action chimique lesun
port de la matière active en le faisant en plomb antimonié ou en
celluloïd.

Ce dernier procédé est celui de Tommasi: les pAtes d’oxydes,

portées par un léger grillage sont enfermées
dans des sacs en cclluloïdc perforés d’un grand
nombre de petits trous (fig. 801). L’inconvénient
do l’enveloppe extérieure est de masquer
une assez forte portion de la surface du gAtcau
de matière active, sans empocher cependant
celle-ci de sortir en partie par les trous pendant
Fig. 799.lig. 800.Mg. 801.
le foisonnement ct de produire au fond des bacs un dépôt encore
assez abondant.

Cet inconvénient n’existe pas avec l’ossature en plomb antimonié ;
mais celle-ci constitue un poids mort assez considérable, fâcheux
dans certaines applications. Il importe d’ailleurs de donner A Farmature
des dispositions telles que les pastilles de matière qu’elle
supporte, et qui n’échappent point au foisonnement, puissent se dilater
librement lors de l’absorption d’oxygène. Divers constructeurs
emploient un double grillage fait de deux parties accolées et rivées
entre elles (fig. 800)  ; le3 bords des traverses, taillés en biseaux

forment des rainures, où les
pastilles d’oxydes s’enchâssent
avec un jeu convenable. Ces
pastilles sont parfois trouées,
afin d’augmenter la surface
active en contact direct avec
l’électrolyte.

La composition de la pAtc
d’oxydes, qui constitue la ma-,
tière active, varie au gré des

inventeurs. En général la pâte destinée aux plaques positives, qui
finalement doivent absorber tout l’oxygène en jeu, se compose
principalement de minium ct d’oxyde puce ; la pAte des plaques
négatives, qui doivent au contraire abandonner leur oxygène, est
faite de litharge.

La Société pour le Travail Électrique des métaux (brevet Laurent
Cély) emploie, pour ses plaques négatives, des pastilles de plomb
spongieux obtenu par réduction du chlorure de plomb. Le chlorure

de plomb, mélangé d’une faible proportion
de chlorure de zinc, est coulé en plaquettes
divisées en quatre parties par des rainures,
percées d’un trou au centre et échancrôcs aux
angles ct nu milieu des côtés (fig. 803). Les
plaquettes sont placées côte A côte dans un
moule, où l’on coule du plomb antimonié. On
obtient ainsi une plaque enfermant les postules

dans un double quadrillage entretoisé. On plonge ces plaques
Fig. 802.lig. 803.ACCUMULATEURS. 197
dans l’eau en présence de plaques de zinc ; le zinc se dissout en
absorbant le chlore, et les plaquettes se réduisent A l’état de
plomb spongieux qu’on lave A grande eau.

La Compagnie Française
pour la Pulvérisation
des Métaux logo
dans les rainures doses
plaques un mélange de
poudre de plomb et
d’une substance inerte
poreuse.

D’autres inventeurs reprenant le procédé Planté ont recours,

pour hâter la formation, A la segmentation
préalable du plomb en lames]minccs.
Les uns emploient des lames pendantes A
la façon des fanons de baleine (fig. 80V).
D’autres les disposent en feuillets rayonnants,
comme les pages d’un livre
(fig. 803.) Dans cette dernière combinaison

(accumulateur Pcrrtisson) , le pôle positif, placé A l’intérieur
du polo négatif enroulé en cjlindre, offre une surface totale de
Fig. 801.Fig. 805.Fig. 806.Fig. 807.198 PILES ET ACCUMULATEURS.•
plomb égale A quatre fois la surface du pôle négatif qui l’entoure.
Les lames sont soudées côte A côte par un bord ; on coule au centre
un noyau de plomb antimonieux A.

Dans l’accumulateur Blot, la plaque est faite de demi-navettes de
rubans de plomb doux suspendues côte A côte A la partie supérieure
d’un cadre en plomb antimonié (fig. 800 ct 807). La figure 80G
indique le mode d’enroulement des rubans de plomb dont l’un D
est gaufré ct strié et l’autre C gaufré simplement. Les rubans sont
soudés entre eux en S, puis la navette est coupée par le milieu de
sa longueur en ab, ct les demi-navettes ainsi obtenues, juxtaposées
dans le cadre de la plaque, peuvent se dilater librement lors de
l’absorption d’oxygène.

305. Fonctionnement des accumulateurs au plomb. —
La force électromotrice d’un élément au plomb est voisine de
2 volts. Pour charger une batterie de n éléments montés en tension,
il suffit donc d’appliquer A ses bornes une différence de potentiel
supérieure A 2 « volts ; de la valeur de cette différence
dépend l’intensité du courant de charge. Lors de la décharge l’intensité
du courant se réglera sur la résistance du circuit extérieur et
d’après les forces contre-électromotrices qui pourront s’y développer.
Les valeurs de l’intensité du courant de charge ou de
décharge sont loin d’être indifférentes, car d’elles dépendent non
seulement le bon fonctionnement ct la conservation des accumulateurs,
mais encore leur bon rendement, leur capacité utile ct la
durée de leur marche.

Il ne faut en aucun cas provoquer de réactions chimiques trop
vives ; malgré les efforts des constructeurs, l’accumulateur au
plomb reste encore un appareil délicat ; la matière active est pour
ainsi dire vivau'c, elle respire, si l’on peut ainsi parler, et ses mouvements,
liés A l’absorption ct A la restitution de Foxygènc pendant
la charge ct pendant la déchaige, ne doivent en rien compromettre
sa solidité. 11 convient donc de limiter A une valeur convenable la
densité de l’intensité, c’est-A-dire l’intensité du courant par unité de
surface des plaques, A laquelle est proportionnelle la vivacité des
échanges d’oxygène. Cette densité se rapporte A l’unité de surface
active, la surface active s’entendant de la surface positive ou de la
surface négative correspondante, ct nullement A la somme des deux ;

mais on la rapporte aussi au kilogramme de plaques, ou même au
kilogramme de l’élément complet, bacs ct liquide compris. Cette
dernière manière a l’avantage d’introduire immédiatement l’élément
poids, si important dans certaines applications des accumulateurs.
La limite de la densité du courant compatible avec la bonne
conservation de la plaque varie avec les types dans d’assez fortes
proportions, mais plus on l’élève pour un môme type, plus on risque
de diminuer lo nombre des décharges que peut donner l’accumulateur
avant d’avoir besoin de réparations.

A la charge, il vaut mieux, si les considérations de temps n’ont
pas trop d’importance, adopter un régime lent qui donne aux
réactions chimiques le temps de s’accomplir sans provoquer un
dégagement trop abondant do bulles d’hydrogène et d’oxygène.
Cette décomposition de l’eau se produit toujours, mômo sur des
accumulateurs formés, en proportion faible d’ailleurs pour les
régimes modérés ; elle correspond naturellement A une perte d’énergie
et abaisse la valeur du rendement. Elle s’accentue d’ailleurs
davantage A mesure que la charge s’avance. Pendant les premières
heures de la charge, la densité d’intensité peut donc atteindre
sans inconvénient une valeur plus considérable qu’A la fin.

Il importe de surveiller A l’ampèremètre les variations de la
valeur de cette intensité, mais c’est au voltmètre que l’on suit le
plus avantageusement les fluctuations du régimt. Dès le commencement
de la charge, la différence de potentiel aux bornes d’un
élément atteint, A faible densité d’intensité, 2T,1 ; si l’on maintient
l’intensité constante, la différence de potentiel s’élève progressi\emcnt
A 2r,2 ct conserve assez longtemps cette valeur ; c’est la
période normale de la charge. Au bout de quinze A dix-huit heures

on voit augmenter le dégagement gazeux, ct en môme temps il
Fig. 808.
faut élever progrcssix'cment la valeur de la différence de potentiel
aux bornes jusqu’A 2T,4, 2r,5 et môme 2T,6, pour maintenir l’intensité
constante. Le bouillonnement gazeux est alors considérable ;
la charge est terminée : l’énergie qu’on dépense se perd en totalité.

La force contre-électromotrice de l’accumulateur s’élève donc
au fur et A mesure de l’augmentation de sa charge ; on attribue
en général cette surélévation de la force électromotricc qui accompagne
l’augmentation du dégagement d’oxygène A la formation
d’eau oxygénée ou d’acide persulfurique au pôle positif.
Quoi qu’il en soit, la force électromotricc de l’élément retombe rapidement
A sa valeur normale d’environ 2 volts aussitôt après
l’interruption du courant do charge.

Si l’on exécute la charge dons ces conditions, A intensité constante
d’environ 0\5 par kilogr. de plaques, on arrête pratiquement
la charge au moment où la différence de potentiel atteint
2T35. La charge dure alors une vingtaine d’heures. Mais on peut
gagner en rapidité de charge en forçant le courant pendant la première
période : on charge par exemple quelquefois sous potentiel
constant de 2r,35. Lorsque la réduction de la durée de la charge
offre un intérêt sérieux, on adopte un régime de charge en deux
diflérenccs de potentiel A 2r,33 et plus tard A 2r,5 par exemple.
Le rendement ct la longévité do l’accumulateur s’en rejscntent ;
on ne doit guère, autant que possible, descendre au-dessous d’une
durée de sept ou huit heures pour la charge.

Lorsqu’on est obligé de charger des batteries en parallèle, il
faut veiller avec soin A la x'alcur de l’intensité du courant dans les
diverses branches de la batterie totale, afin d’accumuler autant
d’énergie dans les divers éléments.

11 convient en outre, pendant la charge, do mesurer au pèseacide
la densité de Félectrolytc. Cette densité varie en effet d’une
façon continue au fur et A mesure de la restitution de l’acide par
le sulfate ; l’observation des variations de cet élément est donc
susceptible de renseigner sur le degré d’avancement de la charge.

La densité normale du liquide, maxima A la fin de la charge
(peroxyde aux plaques positives ct plomb réduit aux plaques
négatives) , reçoit des valeurs différentes suivant les types ; clic
est voisine de 30° Beaumé.

A la décharge, la limitation de la densité d’intensité n’a pas
moins d’importance. Si l’augmentation du poids de la batterie
n’a d’autre inconvénient que d’accroître son prix, il est de sage
économie d’employer des plaques robustes et d’en calculer l’étendue
de manière A les faire débiter couramment A un régime voisin de
1 ampère par kilog. de plaques. La décharge dure alors une dizaine
d’heures (plaques A ossature)  ; c’est dire que la capacité utile de
ces accumulateurs est xroisine de 10 ampèreheures par kiiog. de
plaques. Si la légèreté de l’accumulateur prend une importance
capitale comme il arrive pour la traction, on aura recours A un
type allégé, ct l’on admettra des densités d’intensité de 3, de V ct
môme de 5 ampères par kilogramme de plaques, au moins pour
certaines allures exceptionnelles. La décharge est alors beaucoup
plus rapide ; on peut arriver môme A l’effectuer en une heure. Mais
les plaques positives ne supporteront plus alors qu’un nombre relauVcment
faible de charges et de décharges.

L’augmentation de fatigue des accumulateurs n’est pas le seul
inconvénient do l’accroissement de la densité d’intensité : il faut
compter avec la diminution du rendement. Si le rendement en
quantité, qui en service courant peut atteindre 85 % aux faibles
allures, reste supérieur A 75 %, le rendement en énergie peut
tomber A 70 % et môme A GO % et 50 % aux forts débits ; et la capacité
utile, d’où dépend la distance que le véhicule peut franchir,
s’en trouve réduite en proportion.

Il devient alors nécessaire dans certaines applications des accumulateurs,
dans le cas notamment do leur emploi A la navigation
sous-marine, de prévoir, avec l’allure A outrance qui ne saurait
durer, une allure normale relativement douce, qui corresponde A
un bon rendement ; la capacité utile de la batterie, ou énergie
qu’elle est susceptible de fournir à ses bornes, doit en effet rester
assez considérable pour assurer A l’embarcation un rayon d’action
suffisant. La courbe de la figure 809 donne la mesure de l’influence
des faibles densités d’intensité sur la capacité utile en
ampèreheures. La courbe de la capacité utile en wattheures
descendrait encore plus rapidement, par suite de l’accroissement
de la perte par effet Joule avec la densité d’intensité : de 18 A 20
wattheures au régime de 1 ampère par kilog., elle descendrait

A moins de moitié au régime extrême de 5 ampères par kilog.
(plaques A ossature). Avec des plaques légères, qui ont une capacité

et de 15 ct 18 ampèreheures
au kilog. pour
un régime de 1%5 ou
1*,8 par kilog., on obtient
moitié A peine A
la décharge faite en
une heure.

Mais ces chiffres supposent
encore que la
décharge de l’accumulateur
soit exécutée

peu de temps après la fin de la charge. Or, il y a le plus grand intérêt,
dans le cas où des interruptions de fonctionnement de la
batterie sont nécessaires, A ce que l’accumulateur conserve pendant
longtemps sa charge. Il résulte d’expériences très complètes faites
A Toulon en 1891, sur divers types d’accumulateurs, que la déperdition
de charge par unité de temps, assez grande dans les premiers
jours, arrive A se régler, suivant les types, A 2 %, 3 % ou V %
par jour de 2V heures, en sorte qu’une batterie, déchargée le quinzième
jour après la charge, ne donnerait guère en ampôrchcures
que la moitié de ce qu’elle donne quand la décharge est exécutée
quelques heures après la charge.

Il importe enfin d’éviter autant que possible de faire débiter
plusieurs batteries en parallèle. Cette combinaison est cependant
nécessaire dans certaines applications, notamment pour obtenir
des variations du couple moteur des dynamos que l’on alimente
avec la batterie (§ 2V7, tome I). 11 est alors extrêmement difficile
d’égaliser les débits des diverses fractions en parallèle ; les éléments
se déchargent très inégalement et peuvent môme arriver
A se décharger les uns dans les autres.

306. Dispositions accessoires des accumulateurs ; précautions
diverses. — La plupart des accumulateurs olfrent certaines
dispositions communes qu’il convient ici de signaler. Les
plaques sont en général placées verticalement, A côté les unes
des autres, dans le bac qui contient l’électrolytc. Kllcs sont séparées
Fig. 809.
les unes des autres A l’aide de cales isolantes, telles que bagues b
(fig. 810 bis)  en caoutchouc ou baguettes en ébonite ce (fig. 810).

Flics reposent sur des nervures n.n ménagées au fond des bacs ou
mieux par des talons tt sur des cales latérales. Ces dispositions ont
pour but d’empôchcr que les fragments de matière active, qui peuvent
se détacher des plaques et tomber entre elles, n’établissent un
court circuit entre leurs bords inférieurs ; si cet accident se produisait,
les plaques seraient en effet rapidement détériorées par
l’augmentation considérable des densités d’intensité que le court
circuit laisserait se produire. Il est prudent de réserver ainsi
sous les plaques un espace vide de 5 A C centimètres de hauteur
sur les grands éléments destinés A soutenir un régime actif. 11
convient également de maintenir entre les plaques un écart assez
grand, écart que l’on a d’ailleurs intérêt A réduire le plus possible
pour diminuer l’encombrement en môme temps que la résistance
intérieure, quelque faible que soit la résistance de l’élcct
roi y te par rapport A celle de la matière poreuse de la plaque.

Les bacs sont tantôt en verre, tantôt en ébonite, enfermés ou non
dans des caisses en bois. Ces dernières ont l’inconvénient d’ôtre
attaquées par les émanations acides do Félectrolyte. Les bacs en
ébonite sont moins fragiles, mais leur étanchéité laisse parfois
A désirer : la pression électrique tend A faire pénétrer dans les
fissures le liquide électrisé, ct l’on doit s’assurer, par un essai A
l’eau, que les bacs supportent sans fuir une pression d’un kilog.
par centimètre carré. On emploie aussi la tôle ébonitéc.
Fig. 810.Fig. 810 bis.20i PILES ET ACCUMULATEURS.
Les connexions sont réalisées tantôt A l’aide de tringles filetées
ct d’écrous en laiton ou en bronze fig. 811, tantôt A l’aide

de lames de plomb soudées au plomb
(fig. 811 bis). Cette dernière disposition
a l’avantage d’assurer une parfaite
communication entre les lames
qui doivent être réunies, mais elle
fait de chaque élément un tout indivisible,
et lorsqu’une plaque est
avariée, il faut mettre hors circuit
tout l’élément. Les liaisons À écrous
offrent l’avantage de rendre les plaques
indépendantes les unes des autres
: elles permettent d’en enlever
quelques-unes en marche pour les

visiter et les supprimer s’il y a lieu ; mais il faut fréquemment s’assurer
que le serrage est bon partout. S’il n’y a contact qu’en un point
entre deux surfaces qui devraient porter exactement l’une sur l’autre,
il peut se produire A cet endroit, au moment de la mise en marche
ou d’une simple augmentation du débit, une étincelle qui suffit
A déterminer l’explosion du mélange détonant formé par l’oxygène
et l’hydrogène, dont le dégagement se produit en petite quantité
d’une façon A peu près continue. Il faut donc que les connexions
soient toujours en parfait état, pour que le portage des diverses
parties entre elles soit bon partout. Or, si ces connexions sont en
bronze, elles sont attaquées par l’acide sulfuriquc toujours entraîné
par les bulles gazeuses ; si les écrous sont en plomb, ils se matent,
so déforment ct cessent vite d’assurer un bon serrage.

Pour éviter d’ailleurs les projections d’acide ct diminuer en
môme temps Févaporation du liquide, on recouvre parfois le liquide
d’une légère couche de valvoline. L’inflammation du mélange
détonant d’hydrogène et d’oxygène devient alors beaucoup
plus grave, car elle peut déterminer l’inflammation de la
valvoline, dont la combustion a causé dans certains cas de véritables
incendies. Cet accident s’est produit notamment, lorsque,
en vue de rendre les accumulateurs plus maniables et d’empôchcr
les projections de liquide en cas de mouvements brusques comme
Fig. 811.Fig. 8U6/« .ACCUMULATEURS. 203
ceux du roulis d’un navire, on a muni les accumulateurs de couvercles
emprisonnant les connexions. Lors donc que les bacs doivent
être fermés, il est nécessaire de reporter au dehors du couvercle
les connexions A écrous (fig. 812) ou bien d’adopter des
connexions au plomb sans partie mobile (fig. 813).

Il faut de toutes façons
ménager, dans le couvercle
du bac, une ouverture
assez large non
seulement pour assurer
le dégagement des gaz,
mais encore pour exécuter
le remplissage. 11
importe en effet que la
densité du liquide ait
bien au pèse-acide la valeur
déterminée par le
constructeur ; on devra
donc observer celle-ci de
temps A autre, et la ramener
A sa valeur normale
enajoutantde l’eau
acidulée pour réparer
les pertes causées par
l’évaporation et par le
dégagement des bulles
de gaz qui entraînent de

l’acide avec elles. L’abaissement du niveau du liquide au-dessous
des cans supérieurs des plaques aurait l’inconvénient non seulement
de diminuer la surface active des plaques, mais encore de les laisser
sécher A la partie haute, ce qui les détériorerait rapidement.
On doit veiller aussi A ce que la densité du liquide soit bien
la môme dans toute la profondeur ; l’acide sulfuriquc a tendance
A tomber au fond, et s’il eu est ainsi, le débit augmente A la région
inférieure. De l’inégalité de fatigue entre les diverses parties
des plaques résulte pour elles une diminution de durée ; la corrosion
môme du grillage de plomb est A craindre. Pour prévenir
Fig. 812.Fig. 813.200PILES ET ACCUMULATEURS.
cet accident, on doit agiter le liquide soit directement soit par
insufflation d’air.

C’est un fait reconnu que dans un accumulateur les plaques positives
fatiguent beaucoup plus que les négatives : dans une batterie
conduite avec ménagement et régularité, les plaques brunes
(positives, peroxydées) peuvent supporter au plus deux A trois
cents décharges, tandis que les grises (négatives, plomb réduit) 
peuvent se conserver en bon état presque indéfiniment. Ce fait
conduit A constituer chaque élément d’un nombre impair de plaques,
les plaques négatives étant en nombre supérieur d’une unité
au nombre des plaques positives, de façon que l’élément se termine
aux deux bouts par une plaque négative (fig. 814). Les plaques extrêmes

ne tra\raillent en effet que par leur face
interne, et fatiguent beaucoup plus du fait
môme de la dissymétric des efforts intérieurs ;
c’est donc aux plaques que leur rôle fatigue le
moins, qu’appartient ce poste. Il va de soi qu’on
ne garnit pas de matière active la face externe
des plaques extrêmes,

La durée des plaques d’une batterie d’accumulateurs
est liée, a\rons-nous dit déjA, au soin
qu’on en a ct A la douceur des régimes qu’on
lui fait subir, mais elle dénond aussi de la résruM.
v
larité des alternatives de charge et de décharge. Les interruptions
de fonctionnement, obligées dans certaines applications, sont préjudiciables
A la conservation de la matière active. Il ne faut pas
surtout que les plaques demeurent trop longtemps A faible charge
sans fonctionner : les plaques négatives se sulfateraient et perdraient
de leur capacité. Pour conserver des accumulateurs, qui
doivent rester longtemps sans fonctionner, le meilleur procédé
A employer est de les charger au maximum, de les démonter et de
plonger les plaques grises de plomb spongieux dans l’eau pure ; les
plaques brunes peroxydées peuvent rester impunément A l’air.
Pour détruire la sulfatation dans le cas où elle s’est produite, on
donne aux plaques un bain d’hydrogène par charges lentes dons
un liquide peu chargé d’acide ; la densité du liquide augmente
ou fur ct A mesure de la régénération de l’acide.
Fig. 814.ACCUMULATEURS.201
307. Accumulateurs Comraelin-Desmazures. —- Outre leur
poids considérable, les accumulateurs au plomb ont le grave inconvénient
d’exiger l’emploi de l’acide sulfuriquc qui, entraîné
par les dégagements gazeux, vicie l’atmosphère et attaque le fer
ct l’acier. Aussi a-t-on cherché depuis longtemps d’autres accumulateurs
: la pile de Lalande et Chaperon a fourni l’accumulateur
Commelin-Dcsmazures, essayé A diverses reprises dans la marine.

Les électrodes positives sont des lames formées de cuivre pulvérulent
fortement comprimé entre deux toiles métalliques. Les
électrodes négatives ont une ossature en fil de fer étamé, qui
sert de support au zinc que la charge y dépose. L’élcctrolytc est
du zincatc de potasse. L’ensemble est enferme dans des bacs en
fer blanc ; on met ces derniers en communication électrique avec les
électrodes négatives, afin de continuer la dissolution du zinc qui,
pendant la décharge, peut se détacher de ces électrodes ct tomber

au fond du bac. On recouvre le liquide
d’une couche de valvoline pour empêcher
la potasse d’absorber l’acide
carbonique de l’air.

Le fonctionnement de l’accumulateur
est le suivant : pendant la charge,
lorsqu’on vient appliquer aux bornes
B, ct B, (fig. 815) une différence de
potentiel v, le zincatc se décompose ;

le cuivre poreux absorbe l’oxygène ct le zinc se dépose sur la carcasse
de fil de fer de l’électrode négative. La charge est terminée
quand tout le zinc est déposé : si l’on poussait au delà, l’hydrogène
de Fcau se dégagerait. La pile ainsi régénérée est prête A donner
un courant i, par la recombinuison du zinc, de l’oxygène ct de la
potasse.

La force électromotrice de l’accumulateur e est comprise entre
0V,7 ct 0V,85. La résistance intérieure de l’élément varie notablement
: elle augmente pendant la charge, et diminue pendant
la décharge au fur ct A mesure de la formation du zincatc de
potasse. 11 peut arriver, vers la fin de la décharge, que le zincatc
de potasse cristallise au fond des bacs.

Ces accumulateurs, essayés A Toulon A diverses reprises, n’ont
Fig. 815.208 PILES ET ACCUMULATEURS.
pas donné do résultats satisfaisants. Leur rondement resto inférieur
A 0,60. Ils conservent mal leur charge Les chutes de zinc ct
d’oxyde do cuivre, assez fréquentes, risquent d’établir des courts
circuits dans l’intérieur do l’élément. Pour remédier A cet inconvénient,
on a essayé d’envcloppor les plaques d’oxyde de cuivre
do sacs en toile parcheminéo ou en amiante ; mais on augmente
ainsi la résistance intérieure de l’élément. Bref, on en vient en général
A préférer A ces accumulateurs que lore innocuité rendait
si séduisants, les accumulateurs au plomb.

308. Usages divers des accumulateurs ; installation.—
Les accumulateurs, par leurs qualités fondamentales, peuvent ôtro
utilisés de diverses manières : malheureusement leur délicatesse et
leur poids restreignent le cercle de leurs applications. Ils peuvent
effectivement restituer Fénergio qu’ils emmagasinent 1° A
une époquo quelconque, 2° dans un lieu queleonquo, 3° sous un
potentiel queleonquo ; ils peuvent donc servir A ajourner l’emploi
de l’énergie électrique, A la transporter, ou A en transformer les facteurs.


I. Dans leur premier rôle, ils peuvent compléter avantageusement
l’installation d’une usine productrice d’électricité : ils permettent
de régulariser le débii des dynamos, absorbant l’excès
d’énergie qu’elles produisent aux heures de moindre consommation
pour la restituer A celles de production insuffisante. On les
utilise ainsi A alimenter l’éclairage de certains ateliers qui travaillent
en dehors des heures de marche des dynamos de charge.
Ils s’installent alors sans difficulté ct peuvent se trouver, par la
régularité même de leurs alternances de charge et de décharge,
dans d’excellentes conditions de conservation. On les place dans
un local bien aéré, ventilé au besoin artificiellement pour entraîner
les mélanges gazeux et les émanations acides. On peut les
disposer en plusieurs étages, A la condition toutefois de laisser
au-dessus de chaquo plan d’éléments assez d’espace pour les

surveiller et exécuter les manipulations
qu’exige leur entretien : remplissage, agitation
du liquide, relevé des densités* etc. Il
faut apporter un grand soin A les isoler pour
éviter toute déperdition d’énergie : on fait
Fig. 816.
reposer les bacs sur des supports en caoutchouc ou mieux en vorre.
On emploie môme des supports en verre faits do deux parties ontre
lesquelles on interpose do l’huile, pour éviter toute communication
avec le sol par traînée d’humidité.

A bord des navires do guerre, on chercho autant quo possible A
réaliser ces diverses conditions dans l’installation des accumulateurs.
On n’y arrive quo partiellement. On no les emploio d’ailleurs
plus qu’A la production des signaux do nuit par lampes A incandescence
rouges ct blanches, et oncore cela n’cst-il que sur les bâtiments
qui n’ont pas, comme la plupart, une chaudière allumée en
permanence, toujours prête par conséquent A alimenter le moteur
d’uno dynamo. Uno batterio do signaux comprend 50 éléments do
25 kilog. dont 2 de rechange. La capacité utile de chaque élément
est do 120ampèrehcuresaudébit do 12 ampères, soit 0*, 5 par kilog.
du poids total, co qui est une très faible densité d’intensité. On peut
faire des signaux dix jours encore après la charge.

IL Au point do vue du transport de l’énergie, l’accumulateur est
l’analogue d’une chaudière avec ses soutes, son charbon et son eau,
avec cette différence que l’accumulateur enferme tous les éléments
nécessaires au dégagement de l’énergie électrique et qu’il no change
pas de poids en fonctionnant, tandis quo la chaudière trouve partout
Foxygôno dont elle a besoin pour dégager en chaleur l’énergie
du charbon, et que l’ensemble s’allège au fur et A mesure de la
consommation du charbon. La constance du poids de l’appareil
peut présenter dans certains cas l’avantage de conserver un équilibre
déterminé, dans la navigation sous-marine par exemple, mais
la faiblesse relative de la puissance et de l’énergie surtout, que les
accumulateurs au plomb sont susceptibles de fournir par unité de
poids, leur constitue une infériorité marquée par rapport A d’autres
engins moteurs. Si en effet on veut pouvoir compter sur une durée
de fonctionnement continue d’une dizaine d’heures, ce qui est peu
pour une embarcation, il faut décharger la batterie A raison d’un
ampère environ par kilog. de plaques, en supposant des accumulateurs
assez robustes pour qu’on n’ait pas A les réparer trop fréquemment.
La force électromotrice moyenne d’un élément étant au
plus de 2V, le poids du vatt ressort A 0k, 500 au moins en plaques
et A 0\ 700 tout compris, car le rapport du poids total d’un accucoins
DÉLECTMCITÉ. — T. II. 11
initiateur (plaques, liquide, bac, etc. compris) au poids do ses plaques
est eu moyonnode 1, 40. Lo cheval de 730 watts arrive alors A
peser plus de 500 kilogrammes, et le poids du chevalheure est do
50 kilog. 35. Or, les chaudières do torpilleur pèsent A peine 35
kilog. par cheval, y compris leur eau et un approvisionnement do
charbon pour dix heures, ce qui mettrait A 3\5 lo chevalheure.
Au régime do 2 ampèros par kilog. de plaques, la capacité utile
tombe A 8 ampôrehoures(fig 809) et la décharge est finie en 4 heures ;
la différence do potentiel aux bornes est moindre quo 2 volts : en
la comptant A 2 volts môme, on arrive A 4 watts par kilogramme
de plaques, c’est-A-dire A plus do 250 kilogrammes d’accumulateurs
complets par cheval et A 62*, 5 par chovalhouro. Dans ces conditions,
c’est-A-dire avec un approvisionnement do 4 heures, la chaudière
ne pèserait que 7k au cbevalheuro.

L’accumulateur ne peut donc pas rivaliser avec la chaudière (le
moteur électrique n’ayant pas d’ailleurs un poids exagéré — 35 A 40k
par cheval). On peut diminuer le poids du cheval ; mais c’est la capacité
qu’il faudrait augmenter considérablement. Avec des régimes
de 4 et 5 ampères par kilog. de plaque, l’accumulateur peut
fournir le cheval A moins de 125 kilog., mais il n’a d’énergie que
pour soutenir cette allure pendant deux ou trois heures au plus :
de toiles combinaisons ne sont admissibles qu’avec un service régulier
de voitures, par exemple,qui peuvent, A intervalles déterminés,
remplacer en quelques instants leurs batteries déchargées par des
batteries toutes prêtes.

Dans ce cas, la batterie de la voiture sera disposée dans une caisse
fermée qu’on installera, par exemple, sous la voiture entre les roues,
sur glissières, afin que la manoeuvre du changement de caisse se
fasse rapidement. La surveillance est momentanément supprimée,
mais la visite est faite A chaque charge, caisse ouverte ; la ventilation
est alors bonne, et les gaz produits pendant la décharge bien
dégagés.

Sur un sous-marin au contraire, on ne peut songer A débarquer
et A réembarquer des batteries. Il feut alors arrimer les accumulateurs
A demeure, en observant toutes les précautions indiquées aux
paragraphes précédents en vue de faciliter la surveillance ct les
manoeuvres diverses. Les dégagements de gaz avec émanations
ACCUMULATEURS. 211
acides ne se produisant en abondanco qu’A la charge, la ventilation
doit ôtre énergiquo pendant cotte opération, afin do ne laisser
subsister dans l’atmosphère du bateau, destiné A ôtre clos, aucun
principe malsain.

III. Comme transformateurs enfin, les accumulateurs peuvent ôtre
chargés en série, et déchargés en sous-batteries. On leur préfère
en général des transformateurs dynamos.

309. Batteries d’accumulateurs ; exemples de coupleurs.
— Ainsi que nous l’avons déjA dit, il faut éviter autant quo possible
do fairo fonctionner dos accumulateurs on plusieurs batteries
parallèles ; il no devrait donc ôtro question que de montage en tension,
de manière A obtenir une décharge égalo do tous les éléments
A tous les instants.

Mais dans lo cas do la traction ou do la navigation électrique, un
moyen avantageux, au point do vue du moteur, pour obtenir les variations
d’alluro dont on a besoin, consiste précisément A fairo varier
la différence de potentiel aux bornes de la source qui alimente
le moteur (§ 247 Tome I)  ; En augmentant en effet la diflérenec do
potentiel aux bornes du moteur on augmente en général l’intensité
du courant de régime, lo couple moteur et la vitesse. On est
alors conduit A réaliser diverses combinaisons qui fournissent pour
les divers régimes principaux dos forces électromotrices convenables.
On emploie dans ce but des coupleurs dont la manoeuvre doit
permettre d’exécuter rapidement les changements de connexions
nécessaires.
Fig. 817.
On peut donner A ces appareils diverses dispositions schématiquement
équivalentes. Supposons qu’il s’agisse do coupler différemment
quatre sous-batteries A, Bt A* B, A3 B3 A. B« . (fig. 817)  :

le coupleur comprendra par exemple un cylindre qui portera des
touches isolées rangées par bandes suivant ses génératrices,
comme le représentent les figures 818 et 819, et des deux côtés

du cylindre, placés dans uu
mémo plan diamétral, seront
disposés des plots
en communication permanento
chacun avec un pôle
des sous-batteries. Les touches

du coupleur seront réparties
sur autant de paires de génératrices
diamétralement opposées qu’il
y aura de combinaisons A réaliser,
trois par exemple. Des connexions
intérieures convenables, établies A
demeure entre les touches d’une
mémo paire de génératrices, réaliseront
les liaisons voulues entre les
pôles A, Aj… B, Bâ… Dans la position
« (première partie de la fig.
818) , les quatre sous-batteries sont
en quantité, donnant ainsi A la batterie
totale aux bornes extétieures
une force électromotrice de 100
volts par exemple et une résistance
i
égale à -y- R, si chaque sous-batterie

fournit 100 volts et offre une résistance
de B ohms. Dans la position

£ les sous-batteries
sont connectées en deux
groupes parallèles de
deux sous-batteries en
tension, et la source
prend une force électromotrice
do 200 volts et
une résistance intérieure
Fig. 818.Fig. 810.ACCUMULATEURS. 213
de B ohms. Dans la portion y » le coupleur met enfin los quatro sousbatteries
en tension ; la force électromotrico passe A 400 volts et la
résistance atteint 4 B ohms.

La dernière des figures 818, qui représente lo développement do
la surface du coupleur, permet de se rendre aisément compte des
liaisons intérieures A réaliser entre touches.

La figure 810 indique une disposition avantageuso : les touches
du cylindre sont munies de talons et les plots armés de lames-ressorts
en cuivre rouge ; les talons des diverses touches avec leurs
isolants forment des nervures annulaires qui viennent s’engager
entre les pinces des plots. Lo contact est ainsi bien assuré et les
ruptures se font par glissoment relatif des surfaces en contact (§241,
tome I).

310. Tableaux de chargement des accumulateurs. —
Fn terminant l’étude des accumulateurs nous dirons un mot des
appareils nécessaires A leur chargement.

Dans le cas où la batterie une fois chargée débite dans un circuit
absolument indépendant du circuit des dynamos do charge, les
connexions se font aussi simplement que possible par câbles réunissant
les bornes du tableau de chargement aux bornes de la batterie.
Sur le tableau sont disposés les interrupteurs ordinaires pour
envoyer le courant dans les accumulateurs ou pour l’interrompre,
les ampèremètres et les voltmètres pour suivre les variations du
régime de chargement, puis des rhéostats qui permettent de faire
varier la résistance des circuits et, par conséquent, de régler l’intensité
du courant de charge dans chaque batterie. Enfin on ajoute
d’ordinaire sur lo tableau des disjonctions automatiques, dont la
fonction est de couper le circuit d’une batterie lorsque, pour une
raison ou une autre, l’intensité du courant de charge s’écarte trop
dans un sens ou dans l’autre de sa valeur normale. Ces appareils
comprennent en général un électro aimant capable, en attirant son
armature ou en l’abandonnant, de déclancher un doigt et délaisser
ainsi basculer un commutateur sous Faction d’un contrepoids ou
d’un ressort. 11 importe notamment de rendre impossible tout
renversement du courant en cas de ralentissement fortuit de la
dynamo de charge : la force électromotrice de cette dynamo diminuant
en effet en raison môme de son ralentissement supposé, la
21 iPILES ET ACCUMULATEURS.
forco contre-électromotrico do l’accumulateur pourrait l’emporter
ct déterminer l’inversion du courant. L’accumulateur so déchargerait
alors dans la dynamo (•>,

La figure 820 représente le schéma d’un interrupteur automatique,
lAchant son armature aussitôt quo lo courant devient trop
faiblo pour résister au ressort r, et laissant lo ressort B manoeuvrer
le commutateur pour couper le courant i.

Pour mettre en train la charge, il faut venir enclancher A la
main le doigt d sous la queue du commutateur C ; lo courant
peut alors passer entre A et B, et l’action magnétique do l’électroaimant
E maintient lo doigt en prise tant que le courant Î est
assez fort.

11 arrive souvent que les accumulateurs ne servent qu’A remplacer
pendant certaines heures les dynamos génératrices. Ils doivent
dans ce cas fournir le courant de décharge dans le circuit d’utilisation
môme des dynamos, et de plus donner la différence do potentiel
qu’elles produisent elles-mêmes, quand elles alimentent A leur tour
ce circuit : le nombre des éléments en série dans la batterie est
alors tel que la force électromotrice atteigne la valeur de celle de
la dynamo. Celle-ci ne serait donc pas capable do les charger tous
en tension. Si l’on veut néanmoins utiliser la dynamo même à les
charger, on les divise en deux batteries B, B, que l’on place en quanFig.
820.(1) On remarquera à ce sujet qu’il vaut mieux employer à la charge des accumulateurs
des dynamos excitées en dériralion, car l’inversion du courant ne présenterait
aucun inconvénient au moins du côté de la dynamo, tandis qu’avec une dynamo en série
l’inversion du courant produirait l’inversion des pôles.ACCUMULATEURS.
 ?lo

tité, et, pour nbr ber la différence do potentiel en excédent, on
ajoute en série sur chaquo batterie un rhéostat qui sert A régler
Fintonsité du courant de charge (>• » r », fig. 821). C’est la combinaison
adoptéo A bord des navires pour lo chargement des batteries
do signaux. Pour la charge les connexions doivent ôtre établies
en CCC par le jeu des commutateurs ; pou* ? l\ décharge, elles seraient
établies en DDDD. On voit en outre q » uno communication
établie en F mettrait les signaux A la dynamo. On remarquera les
dispositions des commutateurs de l’ampèremètre, grâce auxquelles

on peut lire l’intensité totale ou bien l’intensité de chaque branche,
suivant le plot que l’on met en communication avec la traverse.

Il va de soi que l’emploi de rhéostats, assez importants pour
abaisser d’environ moitié la différence de potentiel aux bornes des
demi-batteries, n’est admissible que dans le cas où le service assuré
par les accumulateurs ne compte que pour une faible part dans la
puissance totale de l’installation. Dans le cas contraire, il vaut mieux
surélever la force électromotrice de la dynamo de charge pour
la rendre capable de charger tous les éléments en tension.
Fig. 821.
311. Essais des accumulateurs. — Outre la détermination
de son poids, les essais d’uno batterie d’accumulateurs comprennent
la mesure do sa capacité et de son rendement, en môme
temps que la vérification de son bon fonctionnement aux divers
débits qu’elle doit fournir. On installe les accumulateurs dans des
conditions d’isolement et d’aération convenables, on s’assure que
les connexions entre éléments sont bien établies, on donne au liquide
la densité qu’il doit avoir, plus ou moins voisine de 30°
avec le niveau normal, ct l’on procède A une sério de charges et do
décharges successives aux densités d’intensité voulues, en limitant la
différence do potentiol aux bornes do la batterie A un voltage déterminé
en raison de la valeur du courant : c’est en effet la force électromotrice
des accumulateurs qui renseigne le plus exactement
sur le degré de charge ou de décharge atteint, c’est-A-dire sur l’avancement
des réactions chimiques.

Pour faire varier A volonté l’intensité du débit, on peut absorber
l’énergie de la batterie pendant la décharge dans un rhéostat liquide,
dont on règle l’écart entre électrodes A la demande de l’ampèremètre
du circuit de débit. On relève alors, A l’aide d’un voltmètre
de précision, la dillérence de potentiel aux bornes A
intervalles de temps régulière, ou bien l’on met en marche les
appareils enregistreurs dont on dispose. On construit de toutes
façons la courbe du voltage en fonction du temps, et l’on détermine
aussi pour chaque régime le temps que dure la décharge : ces relevés
donnent immédiatement la capacité en ampèreheures ou encore
l’endurance en heures de la batterie au régime correspondant.
En multipliant A chaque instant les volts aux bornes par les
ampères du courant, on a la puissance utile en watts.

On obtient de la sorte des courbes telles que celles des figures
822, 822 bis et 822 ter, que nous empruntons au rapport d’essais
d’une batterie d’accumulateurs livrée A Toulon en 1896 par la
Société du Travail électrique des métaux.

Ces courbes indiquent, en outre, l’importance de la chute de voltage
que produit le débit, c’est-A-dire l’effet Joule dans la batterie :
on a eu le soin, en effet, de mesurer le voltage en circuit ouvert un
instant avant la fermeture du circuit et immédiatement après sa
réouverture A la fin de la décharge.

En procédant do môme A divers débits, on construit sans peine
la courbe représentative do la variation do la capacité utile avec la
grandeur du courant de décharge (fig. 809) , et en comparant l’énergie
restituée, ou encore les ampèreheures débités pendant la

décharge, A l’énergie ou aux ampèreheures fournis lors do la
charge, on obtiont, pour chaque régime, l’expression du rendement

en énergie ou du rendement en quantité-de la batterie. Mais, pour
obtenir une valeur exacte du rendement, il importe de fairo pour
chaque régime une série de charges et de décharges consécutives
entre mômes limites de voltage, car, avec une seulo expérience, on
n’est pas certain que l’énergie, que les accumulateurs fournissent A
la décharge, ne provienne pas en partie d’une charge antérieure A
celle qui précède immédiatement la décharge.
On doit visiter avec soin les plaques après la dernière décharge,
Fig. 822.Fig. 822 bis.Fig. 822 ter.
PILES ET ACCUMULATEURS.

pour s’assurer qu’elles no portent aucune traco do fatiguo et qu’il
ne s’est, en particulier, détaché aucune portion importante de matière
active, toute suppression do matière active diminuant effectivement
la capacité.

Pour compléter les essais, on peut se proposer de déterminer la
résistauco intérieure des éléments do la batterie. Cette résistance
n’est pas plus constante que ne l’est la force électro-motrice : elle
varie, comme cette dernière, avec le degré d’avancement des réactions
chimiques. On peut en obtenir uno valeur approchée, pour un
régime donné, en divisant par l’intensité du courant do décharge
la moyenne des chutes de voltage au commencement et A la fin
v' -h v"
d’une expérience (moyenne —-— sur chacune des figures 822,

822 6/sct 822/<?>•).

Divers auteurs ont employé w, pour apprécier la résistance intérieure
p d’un accumulateur pendant son fonctionnement, diverses
méthodes basées sur un principe indiqué par Kohlrausch,
qui consiste A constituer avec l’accumulateur ct diverses résistances
étalonnées sans réactance r, a et b un pont (fig. 823) aux sommets

M ct P duquel on fait agir une force électromotrice périodique, et A
chercher le points du rhéocorde, auquel il faut raccorder l’extrémité
du fil d’un téléphone, déjA fixé en <\ pour que le téléphone
ne révèle le passage d’aucune onde variable : le téléphone reste
en effet insensible aux courants produits par l’accumulateur, dont
la force électromotrice est constante, et l’extinction de ses résonnan(1) 
Voir à ce sujet le Traité des mesures électriques de M. Éric Gérant.Fig. 823.ACCUMULATEURS. 310
ces indique l’équilibre ontrelcs impédances p', r, a et odes quatre
branches (§ 158, tomo I). C’est donc on réalité non la résistanco
ohmique de l’accumulateur, mais bien son impédance (résultante
géométrique do sa résistance et do sa capacitance, § 89, tome I) quo
l’on mesure ainsi. Ainsi que l’a remarqué M. Boccali, les seules variations
do la force électromotrice d’une dynamo A courant continu
(fig. 3V7, tome I) suffisent A faire résonner lo téléphone, lorsque
l’équilibre des impédances n’est pas réalisé ; la source alternative
D peut donc ôtro remplacée par la dynamo do charge de l’accumulateur
A. On peut ainsi fairo la mesure do la résistance p pendant
la charge de l’accumulateur, et, pour faire la môme mesure pendant
la décharge, il suffit de produire des variations périodiques
de la résistance du circuit do décharge A l’aide d’un rhéostat quelconque.


Sixieme partie
LAMPES ET PROJECTEURS

CHAPITRE PREMIER.
lMiotométrict considération » générales.

312. Champ lumineux. — On peut juger de l’efficacité d’une
source de lumière A l’éclat qu’elle communique A un petit écran
blanc mat lorsqu’on le place en divers points de son champ d’action
dans l’orientation où, pour chaque point, cet éclat est le plus
vif. L’éclat communiqué est l’effet de l’action de la source, mais il
varie avec la nature de l’écran et, indépendamment de ces variations,
on doit concevoir pour chaque point un élément propre A la
source, fonction seulement des coordonnées du point, qui serait
l’intensité du champ do la source en co point ; cette intensité a une
direction, elle est normale A l’écran dans son orientation d’éclat
maximum. C’est A la valeur de cette intensité d’action que l’on
doit réserver le nom d’éclairement.

L’expérience enseigne que, dans le champ d’une source lumineuse
punctiforme, ou, ce qui revient au môme, dans le champ
d’une source quelconque A partir de distances assez considérables
par rapport A ses dimensions, l’intensité de champ est dirigée suivant
les rayons issus du centre moyen de la source et que l’éclairement
varie aux divers points d’un môme rayon en raison inverse
du carré des distances. On le constate justement/ par ce fait que
quatre sources identiques, assez rapprochées pour pouvoir ôtre
considérées, A partir d’une certaine distance, comme une source
unique, donnent, sur un écran placé A une distance 2 r, exactement
le môme éclat qu’une seule d’entre elles sur un écran identique
placé A la distance r. On a donc la condition
COURS D ELECTRICITE. — T. II. 15222 LAMPES ET PROJECTEURS.
en désignant par I une constante pour la direction considérée,
constante A laquelle on donne le nom d’intensité lumineuse de la
source pour celte direction.

On peut donc admettre que, dans un tube conique ayant son sommet
au centre de la source, la puissance de l’ondulation est la même,
ou encore qu’il existe dans toute la longueur du tube ou pinceau
lumineux un flux de lumière qui, abstraction faite de l’absorption
du milieu, se conserve et donne sur les sections droites du cône,
dont la surface croit en raison directe du carré des distances, une
densité de flux inversement proportionnelle au carré de la distance.
C’est cette densité de flux qui définit Féclaircment ; c’est elle qui
déterminerait, pour un écran donné, orienté normalement, la vivacité
de l’éclat.

En désignant alors par A« I> le flux de lumière contenu dans le

cône élémentaire (fig.
82V) , par AS la section
du cône A la distance r
et par A M l’angle solide
du cône ou angle sous
lequel du centre S on
voit l’élément AS, on
aurait pour définir le

flux les équations

d’où l’on tire

c’est-A-dirc que l’intensité lumineuse de la source dans une direction
déterminée est le flux par unité d’angle solide que la source
émet dans la direction considérée ; cette intensité se mesure 'par
l’éclairement que la source fournit dans celte direction A l’unité de
distance. Une môme source offre en général des intensités lumineuses
très différentes dans les diverses directions.

Sur un écran oblique par rapport au rayon, tel que A S’, le flux
par unité de surface est
Fig. 821.PIlOTOMÉTRIEj CONSIDÉRATIONS GÉNÉRALES. 223
L’éclaircment dans une direction qui fait un angle a avec le rayon
lumineux est donc égal A l’éclaircment dans la direction du rayon
multiplié par le cosinus de l’angle « ; c’est la composante de l’intensité
du champ de lumière prise dans cette direction.

L’éclat qu’emp' uute un écran de nature déterminée, lorsqu’il est
soumis A un éclairement e, est proportionnel A l’éclairement, mais il
n’est pas l’éclairement. V éclat d’une paroi lumineuse se définit par
le rapport de l’intensité lumineuse I, que cette paroi émet suivant
sa normale, A la valeur de sa propre surface.
L’éclat intrinsèque d’une source

se définit de même.

313. Étalons d’intensité lumineuse. — Une source do lumière
ne vaut, au point de vue pratique, quo par l’éclairement
qu’elle fournit aux diverses distances ct dans les diverses directions.
Mais la valeurdes éclairements se déduit immédiatement de la connaissance
dos intensités lumineuses, ct c’est A la détermination de
ces dernières que viseront A peu près tous les essais photométriques
industriels. Les mesures consistent d’ailleurs en de simples comparaisons
entre ces intensités et celle d’une lampe déterminée,
qu’on a adoptée pour étalon.

La définition de l’étalon d’intensité lumineuse a subi de nombreuses
modifications, ct ce n’est que dans ces dernières années
que l’accord paralt’s’étrc établi pour adopter l’étalon Violle : l’unité
d’intensité lumineuse est alors l’intensité verticale émise par
un centimètre carré de platine A la température do solidification.
C’est cet étaloiVclônt le gouvernement français a décrété l’adoption
comme unité officielle. (J. 0. du 2 mai 1890).

Cet étalon est malheureusement d’un emploi incommode ; aussi so
sert-on couramment d’étalons secondaires, dont on exprime la va*
leur en fonction de l’étalon Violle. indépendamment des bougies
de diverses provenances, dont les intensités lumineuses horizontales
varient de 0,058 A 0,00V violle, on se sert souvent d’un bec
224 LAMPES ET PROJECTEURS.
Carcel qui brûle A l’heure \2 grammes d’huile de colza épurée (,) ,
et donne horizontalement une intensité lumineuse de 0,'i8i Violle.

Dans l’étalonnage des lampes A incandescence, on emploie d’ordinaire,
comme lampe étalon, une lampe A incandescence spéciale
dont on règle avec soin le voltage ct dont on observe d’ailleurs
l’intensité de courant, afin de se renseigner sur les variations
qu’elle pourrait subir. -( i-vii^^

L’emploi du gaz d’éclairage ne parait pas devoir offrir de garanties
suffisantes d’invariabilité. Il en est de même des lampes A arc.

314. Unités pratiques de lumière. — Dans ces dernières
années, M. Blondela proposé d’adopter, pour les diverses grandeurs
que l’on retrouve constamment en photométrie, un système d’unités
pratiques qui, sans avoir reçu encore de sanction officielle,
est déjA d’un usage fréquent.

Dans ce système, l’unité d’intensité lumineuse, le pyr, est le
1/20° de l’étalon Violle ; c’est le sous-multiple simple de l’étalon
officiel qui se rapproche le plus de la valeur moyenne de la bougie.

/ Le flux de lumière étant relié A l’intensité lumineuse par la

relation I = -r—, l’unité de flux, le lumen, doit être le flux que

rayonne dans l’unité d’angle solide une source punc’tiforme uniforme
d’un jVvr.
L’éclairement et l’intensité lumineuse sont reliés par la relation

e = —, ; on doit donc prendre, comme unité d’éclaircment, l’éclaircment
que fournit une intensité d’unpVr n l’unité de distance. Or,
/'
(1) Les dimensions de ce bec sont les suivantes :Diamètre exléilcur du bec 23m/u>,5Diamètre du courant d’air intérieur 17extérieur 45,5Hauteur totale de la cheminée de verre… 290Distance du coude à h base du verre CtDiamètre extérieur au niveau du coude… 47au haut de la cheminée. 34Épaisseur moyenne du verre 2Pour régler la lampe on l’installe à l’extrémité d’un fléau de balance qui bascule lorsque
la lampe a brûlé par exemple 7 grammes d’huile ; on modilic le tirage ou la hauteur
de la mèche jusqu’à ce que celte combustion corresponde exactement à 10 minutes.PHOTOMÉTRIE ; CONSIDÉRATIONS GÉNÉRALES. 225
dans les mesures photométriques courantes, c’est le mètre qu’on
emploie d’ordinaire pour exprimer les distances. En conservant
cotte unité » unité d’éclaircment devient l’éclairement d’un pyr à
un mètre ; cest le lux. L’éclairement étant défini d’ailleurs par la

densité de flux e = -^, on voit que le lux correspond encore à une

densité de flux d’un lumen par mètre carré.

L’éclat d’une paroi lumineuse de surface S se définissant par le
rapport de l’intensité lumineuse que la paroi rayonne dans la direction
de sa normale à la valeur de sa propre surface, soit s = —,

on choisit pour unité l’éclat d’une source qui rayonne uirWr par
centimètre carré, en reprenant ici l’unité habituelle de surface.

La durée d’action d’un éclairement déterminé est à considérer
dans certains cas, en photographie notamment ; les effets chimiques
de la lumière sont en effet dans une certaino mesure proportionnels,
par unité de surface, à la valeur de l’intensité de champ
lumineux ainsi qu’à la durée d’application de cette intensité ; ce
sont en un mot les luxsecondcs qui agissent ; cette unité de lu mination
est le photi{ La lumination est une densité d’énergie ; c’est
de l’énergie lumineuse dépensée par unité de surface, comme l’éclairement
est une densité de puissance.

L’intensité de quantité de lumière est le lumenheurc ; c’est là
l’unité d’énergie lumineuse.

316. Dispositions do quelques photomètres. — L’oeil n’est
pas apte à mesurer directement la vivacité des impressions lumineuses
qu’il reçoit, mais il apprécie d: ; faibles différences d’éclat
entre deux écrans éclairés, lorsqu’il les voit en môme temps à
côté l’un de Fautre. Pour comparer les intensités lumineuses de
deux sources, on éclaire donc le plus souvent par les deux sources
deux parties voisines et identiques d’un même objet, et l’on règle
les distances do chaque source alla partie qu’elle éclaire de façon
que les impressions produites sur l’oeil soient égales : les éclairemonts
sont alors les mêmes, ct les intensités des deux rayons sont
entre elles dans lo rapport inverse des carrés des distances.

Nous n’avons pas ici à roppelcr le principe des diverses combinaisons
imaginées pour comparer les éclaircments do deux sour-
220 LAMPES ET PROJECTEURS.
ces (l). On connaît le photomètre de Foucault, où l’objet éclairé
est une glace dépolie ; celui de Yillarceau, où les deux sources
éclairent chacune une face d’un dièdre de carton blanc ; celui de
Lambert ct de Rumford, où l’on compare la teinte des deux ombres
qu’un cylindre, éclairé par les deux sources, projette sur une glace
translucide ; celui de Bunsen (fig. 825) , où l’on observe à la fois, à

l’aide des deux miroirs
mm’, les deux faces éclairées
d’une carte tachée de
paraffine, la tache translucide
ne disparaissant que
lorsque les éclairements
sont les mômes ; celui de
Jolv, où l’on regarde par

la tranche deux lames do paraffine accolées et éclairées chacune
par une source.

Nous indiquerons seulement quelques-unes des dispositions adoptées
le plus souvent pour l’étalonnage des lampes à incandescence,
pour l’étude des valeurs de l’intensité lumineuse des lampes à arc
dans les diverses directions, et pour la comparaison de lumières
d’intensités très différentes.

I. Photomètre de Foucault pour l’étalonnage des lampes à incandescence.
— Ainsi que nous le verrons, les lampes à incandescence
sont construites pour donner une intensité lumineuse déterminée
sous un voltage également déterminé. Pour vérifier qu’elles remplissent
bien les conditions prévues, on les porte au photomètre.
Celui-ci peut ôtre par exemple un photomètre de Foucault. La
lampe étalon E, de 10 pyrspar exemple (environ un carcel)  ; se place
(fig. 820) , à un mètre de la plaque de verre dépolie/ ;, sur laquelle
elle donne par conséquent un éclaircmentdc 10 lux. La lampe à essayer
L se place de l’autre côté du diaphragme fixe I) , sur un support
M mobile le long d’uno règle graduée l\. La position du support M
est déterminée d’après l’intensité lumineuse que doit donner la
lampe, à lm,23 par exemple u peu près, si la lampe doit fournir
(1) On consultera avec fruit à ce sujet le traité des mesures électriques de M. Éric
Gérard.Fig. 825.PHOTOMÉTRIE ; CONSIDÉRATIONS GÉNÉRALES. 227
15 pyrs. Puis on envoie le courant dans la lampe L par l’intermédiaire
d’un rhéostat p, qu’on fait varier jusqu’à ce que les deux
plages pp' paraissent également éclairées. On lit alors le voltage v
aux bornes de la lampe sur le voltmètre V ; ce voltage, qui correspond
à l’intensité lumineuse voulue, ne doit pas s’écarter de
plus de quelques centièmes de la valeur prévue.

L’écran D, ainsi que les parois intérieures des chambres qu’il
sépare, sont noircies au noir de fumée : on évite de cette façon

toute réflexion des rayons autres que ceux qu’on étudie ct qui
tombent directement sur la glace dépolie pp'. On ajoute à l’écran
D un appendice mobile d dont on règle la position au moment
de l’observation, de façon a faire disparaître entre les
deux plages/>/>' toute raie sombre ou brillante : la raie obscure se
produit naturellement si l’écran d est trop près de la plaque pp', la
raie brillante, si elle en est trop éloignée ; l’une et l’autre gênent
également pour la perception des petites différences d’éclat entre
les deux plages.

IL Photomètre de Rousseau pour Vétude des intensités d’une
lampe dans les diverses directions d’un plan vertical. — On étudie
sans difficulté, avec l’appareil précédent, l’intensité lumineuse
d’une lampe a incandescence dans les diverses directions ; la lampe
peut cnlcffct se placer sur le support M, disposé ad hoc, dans une
orientation et avec une inclinaison quelconques. Mais pour faire la
môme étude sur une lampe à. arc dont les régulateurs exigent le
maintien dans la position verticale, il faut recourir a d’autres disFig.
82G.228 LAMPES ET PROJECTEURS.
positions. On peut toujours recueillir sur un miroir un rayon
oblique et le renvoyer horizontalement sur la glace dépolie d’un
photomètre fixe, où on le compare à l’étalon en tenant compte de
l’absorption du miroir ; mais ce sont là procédés qui exigent la
manoeuvre de la lampe.

Le photomètre de Rousseau offre des dispositions qui dispensent
de déplacer la lampe (fig. 827). Il se compose essentiellement d’un

cercle gradué et de deux bras
qui portent chacun un miroir
m ou m’, et un doigt 6 ou
b'. Ces deux doigts marquent
leur ombre sur un écran
translucide pp' porté par un
levier, que les bielles fâ
maintiennent dans la direction
de la bissectrice de l’angle
des deux bras. On place
le cercle vertical à côté de la
lampe, le centre à hauteur du
fnvpp lumineux*: on nrînnto.

le bras B horizontalement, ct le bras 13' dans la direction du rayon
dont on veut mesurer l’intensité. Le miroir MI reflète le rayon horizontal ;
on le place à une distance fixe. Le miroir ;»' reflète le
rayon oblique, ct on le déplace le long de la graduation du bras
W jusqu’à ce que l’ombre du doigt b' prenne une teinte] égale à
celle du doigt b. Le rapport de l’intensité lumineuse du rayon
oblique à celle du rayon horizontal est donné par le carré du
rapport des chemins parcourus par les deux rayons entre le centre
de la lampe, les miroirs et l’écran, soit approximativement deux
fois la distance om ou om’.

316. Méthode d’Ayrton et Perry. — Quand on a à comparcrjuix
étalons ordinaires des foyers d’intensité lumineuse très
considérable, on peut réduire l’intensité à étudier dans un rapport
déterminé en employant une lentille de diffraction, ainsi que Font
fait MM. Ayrton ct .Perry. La source S, la lentille et l’étalon E sont
disposés comme l’indique la figure 828 devant un photomètre do
Kumford, fait d’une tige b et d’un écran pp'. On fait varier la disFig.
827.PHOTOMÉTRIE ; CONSIDÉRATIONS GÉNÉRALES. 229
tance r de l’étalon à la plaque jusqu’à donner la môme teinte aux
deux ombres que projette la tige b.
i
La distance apparente de la source à l’écran est celle du foyer
f conjugué de S pour la lentille. D’autre part, l’intensité apparente
F de la source est à l’intensité réelle dans le rapport des
carrés do /' et do /

au coefficient d’absorption de la lentille près. On a d onc au momen
de l’égalité d’éclaircment :

qui relie les distances /' et / A la distance focale principale / de
la lentille.

On mesure le coefficient d’absorption de la lentille en comparant
un rayon direct avec un rayon modifié par la lentille.

317. Méthode de MM. Blondel et Rey pour la mesure
des éclats et intensités lumineuses des projecteurs. —
MM. A. Blondel et J. Hcy ont employé 0) , pour déterminer FinCi) 
Comptes rendus des séances de l’Académie des sciences (31 janvier 1898).
Fig. 828.230 LAMPES ET PROJECTEURS.
tensitô lumineuse d’un projecteur électrique, une méthode fort
simple qui repose sur la mesure de l’éclat propre au miroir du
projecteur aux divers points de sa surface. À faible distance de la
lampe qui est placée au foyer du miroir, et en avant de celle-ci,
on dispose, normalement à l’axe du projecteur, un écran G percé
de trous de 5 m/m de diamètre en paroi mince (fig. 829)  : ces

trous peuvent être bouchés
à l’aide de faussets ou débouchés
à volonté. Chacun
d’eux, lorsqu’il est débouché,
donne sur un autre
écran D, parallèle au premier,
une image du cratère
positif des charbons :
la distance des deux écrans
doit ôtre grande par rapport
au diamètre des trous.
L’image varie de forme

avec la position du trou débouché, en raison de l’occultation plus
ou moins considérable de la surface du cratère positif par le charbon
négatif. La figure 830 montre l’aspect des taches produites

par deux séries de trous débouches
sur deux diamètres l’un vertical et
l’autre horizontal.

11 suffit de mesurer l’éclairement
c de chacune de ces taches, en
remplaçant l’écran D par l’écran
munie d’un photomètre pour obtenir
l’intensité lumineuse horizontale

AI de chacune des sources secondaires que constituent en
réalité les trous T. On a en ellet

en désignant par / la distance des deux écrans. L’éclat * du trou,
qu’on peut prendre pour mesure de l’éclat propre du miroir sur
la plage M’ qui lui correspond, se déduit de la valeur de l’intensité
AI par la formule
Fig. 829.Fig. 830.PHOTOMÉTRIE ; CONSIDÉRATIONS GÉNÉRALES. 231
où $ désigne la surface du trou.

On étudie ainsi l’éclat en divers points d’une zone circulaire du
miroir, et, en multipliant la moyenne de ces éclats par la surface
de la zone, on obtient une intensité lumineuse 1, qui caractérise
son influence. On fait de môme pour les diverses zones, en débouchant
des trous de plus en plus éloignés du centre par exemple, et
l’on peut se rendre compte de la sorte des effets lumineux des
divers points du miroir en même temps que du degré de perfection
de son exécution.

En ajoutant entre elles les intensités lumineuses des diverses
zones, on constitue une somme, de la grandeur de laquelle dépend
directement l’intensité lumineuse aux points de l’axe assez éloignés
du projecteur pour que les dimensions de ce dernier puissent
ôtre considérées comme infiniment petites. Grâce en effet à leur
divergence, si petite soit-ellc, les faisceaux lumineux issus des
divers éléments de la surface du miroir arrivent à rencontrer
l’axe et à ajouter par suite leurs actions entre elles pour régler la
valeur de l’intensité. Il va de soi d’ailleurs que l’on obtiens ainsi
un chiffre très supérieur à la réalité, puisqu’on ne tient compte,
pour réduire la somme, ni delà diminution de l’intensité dans les
directions qui no sont pas rigoureusement parallèles à l’axe, ni de
l’absorption de l’atmosphère, considérable aux grandes distances.

318. Courbes d’intensité ; intensité moyenne sphérique ;
lumenmètre Blondel. — Une fois qu’on a déterminé
par un procédé quelconque la valeur de l’intensité lumineuse d’une
source dans les diverses directions, on peut porter les résultats en
courbe : en prenant sur les divers rayons d’un même plan vertical
des longueurs proportionnelles aux intensités, on obtient des courbes
telles que celle de la figure 831 qui correspond au cas d’une
lampe à arc. Le photomètre de Housscau orienté dans un certain
azimut donne directement des courbes de ce genre. Dans le cas où
les charbons sont placés exactement dans le prolongement l’un
de l’autre, les courbes sont identiques pour tous les azimuts, ct la
surface lieu des extrémités des vecteurs représentatifs des intensités
est la surface de révolution engendrée par cette méridienne.

Il est facile de déduire de ces résultats la valeur du flux total de
lumière que la lampe rayonne. Le flux que l’intensité I.a donne
sur l’élément abcd delà sphère de rayon 1 a pour valeur (fig.832)  :

11 est représenté, au facteur d ? près, par la surface du rectangle
b' d b" d’ (fig. 831) qui a pour base la projection b'd ou
dx. cos a do l’arc b d sur la verticale ct pour hauteur l’ordonnée
b'b" égale à I ?a. On porte donc en ordonnées les valeurs des intensités
aux points dont les abscisses correspondent aux projections des
extrémités des rayons limités à la sphère de rayon 1, et l’on obtient
une courbe dont Faire représente, au facteur d^ près, le
flux rayonné par la source dans le fuseau d’angle d% : l’ordonnée
l ?m de cette courbe représente Fintcnsité lumineuse moyenne pour
l’azimut ç, et le flux contenu dans un fuseau élémentaire correspondant
a poui valeur

Si l’on fait un tracé analogue pour les divers azimuts, et qu’on
porte sur les vecteurs horizontaux (fig. 833) des longueurs proportionnelles
aux intensités moyennes l,m, on aura la représentation
des valeurs relatives de la source dans les diverses directions, et,
en prenant la moyenne IM de ces intensités moyennes verticales.
on obtiendra l’intensité moyenne sphérique. Le flux total rayonné
Fig. 831.Fig. 832.PHOTOMÊTRIE ; CONSIDÉRATIONS GÉNÉRALES. 233
par la source a pour valeur

M. Blondel a remarqué qu’on pouvait obtenir directement la
valeur de l’iniensité moyenne I.m pour un azimut déterminé, en
mesurant le flux total rayonné dans un fuseau d’ouverture assez
faible orienté dans cet azimut. Dans ce but, il entoure la source
d’une sphère noircie intérieurement (fig. 83i) , dans laquelle est

ménagée une ouverture /À /'B d’environ 10° par exemple ; le flux
que cette ouverture laisse sortir est réfléchi sur un écran diffuseur
à l’aide d’un miroir concave. Il suffit de mesurer au photomètre
l’éclat de la tache lumineuse ainsi formée sur l’écran pour obtenir
la valeur du flux (A« I>) 10, car, les dimensions do l’appareil restant
constantes et, avec elles, celles de la tache, l’éclat de cette dernière
est proportionnel au flux qu’elle reçoit. On étalonne l’appareil
en photométrant la tache que fournit une lampe d’intensité
moyenne connue pour un azimut déterminé, et on gradue le photomètre
en lumens.

319. Éclairement en un point du champ de plusieurs
sources ; luxmètres. — Les appareils que nous avons décrits
jusqu’ici s’emploient surtout à l’étude des sources lumineuses isolées.
Une fois connues les courbes d’intensité des diverses lampes
que l’on veut employer à l’éclairage d’un local donné, rien n’est
plus facile que de déterminer les éléments d’un projet d’éclairage.
L’éclairement aux divers points du champ produit par un ensemble
de sources lumineuses se calcule du moins sans difficulté
pour une direction quelconque m A. En désignant en effet par
Fig. 833.Fig. 834.231 LAMPES ET PROJECTEURS.
a, ai  »3 les angles que fait la direction m A avec les rayons issus
des diverses sources L, Lx L3 et passant par le point m que l’on

considère, et en appelant ea la composante
de l’éclairement suivant la
direction m A, on a

Ii Ii I3 désignant respectivement les
intensités des lampes L, L, L3 pour
les directions particulières Lxm, L^n,
L3M1 etc.

On remarquera que si l’on avait
affaire à des lampes ravonnant

uniformément dans toutes les directions, 1 » l, I3… seraient des
constantes et la définition de l’éclairement maximum ou intensité
du champ lumineux serait identiquement la môme que celle de
l’intensité d’un champ de force engendré par des masses électriques
ou magnétiques. Les surfaces de niveau de ce champ se- ;
raient définies par l’équation :

et les lignes d’intensité ou de force seraient les trajectoires orthogonales
de ces surfaces ; ces lignes seraient en quelque sorte les
rayons lumineux de l’ensemble des sources : chacune de ces lignes
serait la trajectoire d’un élément d’écran que l’on déplacerait en
le maintenant toujours normal à la direction de l’éclaircment
maximum.

L’éclairement qu’une lampe, placée à une hauteur h au-dessus
du sol, fournit en un point m sur une circonférence de rayon r
est donné par la formule

On peut tracer les circonférences d’égal éclairement et déterminer
sans difficulté la valeur de l’éclaircment que fourniront aux
divers points tant de lampes disposées de telles et telles façons.
Fig. 835.PHOTOMÉTRIE ; CONSIDÉRATIONS GÉNÉRALES. 23b
Une fois l’installation d’éclairage réalisée, il est intéressant de
vérifier dans un essai si l’ensemble des lampes fournit aux divers

points de la salle l’éclairement voulu,
c’est-à-dire de mesurer simplement la valeur
de l’éclairement en lux en un point
quelconque et dans une direction quelconque.
On a construit dans ce but divers
appareils. Le plus simple d’entre
tous est assurément celui de MM. Houston
et Kennely, qui consiste en une chambre
noire ouverte à la lumière par une seule

fenêtre munie d’une glace dépolie qu’un opercule mobile recouvre
plus ou moins ; dans le fond de la chambre est disposée
une feuille imprimée de quelques caractères que les rayons

issus de la glace éclairent obliquement ct qu on
vise avec une lunette placée en 0. On manoeuvre
l’opercule à l’aide d’une vis à graduation jusqu’à
ce que l’on cesse de pouvoir distinguer les lettres
imprimées. La position de l’opercule, qui détermine
l’éclairement limite sur la feuille observée,
n’est fonction que de l’éclairement normal à la glace
dépolie et se trouve par suite susceptible de le mesurer.
On gradue l’appareil en lux par un étalonnage

préalable ; 1 étalonnage nest valable que pour 1 observateur
qui Fa exécuté.

320. Production des radiations lumineuses par le courant
électrique. — Le courant électrique continu ou alternatif,
établi dans un conducteur, peut y produire des radiations lumineuses
à condition que la température atteigne un degré assez élevé.
Le rendement de la source de lumière qu’on obtient de la sorte
se mesure par le rapport de la puissance propre à ces radiations
visibles à la puissance totale qu’absorbe la lampe pour les produire ;
ce rendement est toujours faible, vu l’importance relative
des radiations simplement calorifiques ou autres qui accompagnent
les radiations lumineuses. 11 varie d’ailleurs avec la température,
c’est-à-dire en fait avec l’intensité du courant qu’on fait passer dans
le conducteur, et il parait y avoir pour chaque substance uno temFig.
836.Fig. 837.
pérature de rendement lumineux maximum. Co sorait tout hénéfice
que de pouvoir atteindre cotte température, mais lo plus souvent
elle est incompatible avec les conditions de solidité qu’il faut
réaliser : les métaux fondent avant d’avoir atteint la températuro
du blanc à laquelle fond lo platine lui-même.

De tous les corps qui offrent uno conductibilité ct un pouvoir
émissif convenables, c’est lo charbon qui supporte le mieux les
températures avantageuses de rayonnement lumineux, et c’est lui
que l’on emploie à pou près uniquement à la production de la
lumière par le courant électrique, soit par simple incandescence
soit par l’arc voltaïquo. Dans le premier cas, on reconnaît qu’il y
a intérêt au simple point de vue do l’accroissement d’intensité lumineuse
, à augmenter le plus possible la densité d’intensité dans
le filament de charbon, mais on est limité dans cette voie par la
considération de la durée do la lampo qui, trop poussée, se briso rapidement ;
pratiquement on ne dépasse guère 1G00 degrés. Par l’arc
au contraire on arrive aux températures de volatilisation du charbon
a 4 ou 5.000 degrés, ctla proportion des radiations lumineuses
devient beaucoup plus grande : on estime alors à */ » le rendement
en énergie lumineuse. Ce n’est point d’ailleurs l’arc luimême
qui émet lo plus de lumière, ce sont les extrémités incandescentes
des crayons ct surtout, dans lo cas du courant continu,
le pôle positif, qui se taille en forme de cratère.

Pour étudier les variations du rendement lumineux avec le degré
de la température, M. Lucas a fait des expériences sur des cylindres
de charbon de 8 n/m de diamètre ct de 2 % » de hauteur, creux et
percés de trous, qu’il portait par le courant à divers degrés de
température et qu’il étudiait au photomètre. Il a obtenu de la
sorte des courbes telles que celles de la figure 838, dont les ordonnées
représentent les intensités lumineuses et les abscisses les valeurs
correspondantes données à l’intensité du courant. La température
estimée à 1500° pour le point de 15 carcels à 00 ampères, atteignait
5000° d’après les déductions tirées de l’observation des
variations de résistance du charbon, pour le point de 413 carcels
à 200 ampères. M. Lucas estime que le maximum de rendement
en énergie lumineuse se produirait aux environs du point de
160 ampères pour 4000° avec une dépense de moins de 2 watts par

carcel. C’est du moins pour ce point que lo rapport do l’ordonnéo
do la courbo précédento à la valeur du produit p F do la résistance

variable p du
cylindre de charbon
par lo carré do l’intensité
efficace I atteint
sa plus grande
valeur (,).

D’après ces expériences
l’arc voltoïque,
qui porto les
extrémités des charbons
à une température
voisine do
4000° degrés, réaliserait

les conditions de température les plus avantageuses. Les relevés
de courbes d’intensité lumineuse faits sur des lampes à arc
montrent d’ailleurs qu’on doit tabler en moyenne sur une consommation
de 0 à 7 watts par carcel d’intensité moyenne sphérique ;
ces chiffres sont de l’ordre de grandeur do celui que donnent
les expériences de M. Lucas (2 watts par ?carccl d’intensité horizontale).
Avec les lampes à incandescence au contraire qui
fonctionnent à des températures voisines de 1500°, c’est à 30 ou
40 watts que revient le carcel moyen. Ces chiffres font ressortir la
supériorité économique bien connue de l’éclairage par arc sur
l’éclairage par incandescence. Nous remarquerons à ce propos que
c’est à l’intensité moyenne sphôriquo qu’il convient de rapporter
la dépense en puissance, ou, ce qui serait plus rationnel, au flux
total de lumière rayonné par la lampe, qui ne diffère d’ailleurs de
l’intensité moyenne sphérique que par le facteur 4z. On estime
(t) Traité d’électricité de M. Lucas. Dans ces expériences, l’auteur admettait que la
résistance o. nui diminue quand la température augmente, variait suivant la formulace qui le conduisait, avec les résultats de mesure directe de la résistance entre bornes
des cylindres de charbon pour chaquo valeur de l’intensité I, à admettre la formule
simpleFig. 838.COURS D’ÉLECTRICITÉ. — T. H. 16
enfin à 000 watts au moins par carcol moyen la consommation
d’énergie par seconde quo représente la combustion de la stéarino
des bougies ordinaires et à 500° la température de leur flamme :
on n’oubliera pas, à ce propos, que, dans le cas de l’éclairage électrique
par incandescence, les 40 watts fournis par lo courant aux
bornes de la lampe par chaque carcel correspondent à uno cinquantaine
de watts dépensés sur les pistons de la machine à vapeur
qui conduit la génératrice, et que lo rendement en énergie do
l’ensemble chaudière-machine n’est qu’une fraction de l’ordre du
dixième eu égard à l’énergio contenue dans le charbon qu’on brûle
par watt utile dans lo foyer do la chaudière.

CHAPITRE II.

Lampe* a Incfindesconco.

321. Dispositions de principe des lampes a incandescence
et conditions fondamentales de leur bon fonctionnement.
— Les lampes à incandescence qu’on emploie
couramment sont constituées par un filament de charbon enfermé
dans une ampoule de cristal, où l’on fait un vide aussi parfait que
possible. Le courant est amené au filament par l’intermédiaire de
doubles contacts établis entre lo culot qui porto l’ampoulo et la
douille où s’adaptent les fils d’alimentation ; toutefois les extrémités
du fil de charbon no sont pas fixées directement aux contacts
du culot, elles leur sont reliées par des supports métalliques
(fig. 839) de résistibilité assez faiblo pour ne pas rougir. Ces supports/ ;; ;

sont le plui* souvent desimpies fils de
platine, qui se soudent facilement au verre et
qui ont sensiblement même coefficient de dilatation
que lui : ces deux dernières conditions
sont importantes, car il s’agit de fairo entre
les supports du charbon et la masselotte m un
joint qui reste étanche malgré l’élévation de
la température que produit le passage du courant.


En faisant le vide dans l’ampoule, on n’a pas
seulement pour but de retrancher l’oxygène
qui détruirait le filament incandescent, mais
bien de supprimer toute atmosphère dont la
présence facilite le transport de la chaleur du
filament à l’extérieur. La lampe est en effet

un transformateur d’énergie électrique) en énergie lumineuse et
calorifique, dont le rendement en .lumière est d’autant plus faible
que les pertes do chaleur sont plus considérables, et il suffit
Fig. 839.210 LAMPES ET PROJECTEURS.
que la pression des gaz dans l’ampoule attcigno 2 à 3 m/m do morcurc,
pour que la température do l’ampoule s’élève d’une centaine
do degrés au dessus delà température, ambiante, etyque la dépense
en watts par bougie se trouvo quàd^upiée-ae ce^qu’elle est
,/tV à la pression de quelques dixièmes do millimètre

Les gaz qui subsistent à l’intérieur do l’ampoule ont un autre
genre d’action, dont le résultat vient s’ajouter aux effets précédents
pour diminuer encoro le rendoment lumineux : ils paraissent
faciliter le transport des molécules do charbon du filament
sur la paroi do l’ampoule, car celle-ci s’obscurcit en même temps
quo la résistance du filament augmente, et cela d’autant plus vite
que le vide est moins parfait.

On voit donc toute l’importance qui s’attache au maintien du
vide le plus parfait dans l’ampoule ; mais dans ces conditions
mômes la volatilisation du charbon s’opère lentement sous Faction
du courant intense qui Fébranlo et l’échauffé, et l’usure qui en résulte
pour lo filament est d’autant plus rapide que la température
atteint un plus haut degré. Pour assurer alors à la lampe une
durée convenable, il faut limiter la température à un degré moin-<
dre que ne l’indiquerait la seule considération du rendement lumineux.
C’est entre 1000 et 1700 degrés environ quo la température
varie d’une lampe à l’autre : au dessous l’éclat est trop
sombre, au dessus la durée par trop faible, et l’on se rapproche
de l’une ou de l’autre limite selon que l’on attache plus d’importance
à l’éclat ou à la durée.

Ce sont d’ailleurs des considérations d’économie qui achèveront
le plus souvent de déterminer le degré de fatigue qu’on admettra
pour la lampe. Pour le caractériser, à défaut de la température
qu’on ne mesure guère, on adoptera un élément qui lui
correspond assez exactement et qui n’est autre que la consommation
de watts par unité d’intensité lumineuse. Cette fonction
dépend en effet principalement du rendement lumineux qui est directement
lié à la température, et elle a le double avantage de se
déduire immédiatement des mesures électriques et photométriques
de la lampe et d’introduire un élément d’appréciation’direct du
prix de revient de l’éclairage. On trouvera par exemple que ces
consommations varient pour des lampes neuves entre 2W 5 et 3-1£-
4-"
I.AMPKS A INCANDESCENCE. 2H

par bougie ot que les durées correspondantes sont do 250 a
1000 heures. On construit la courbe des durées, ou vies moyennes
des lampes, en fonction de ces consommations, et l’on obtient dos
courbes qui ne s’écartent guère do celle qu’indique la figure 8V0.

Cette courbe montre nettement
que, en cherchant à
allonger la vie des lampes,
on élève considérablement
la consommation de watts
par unité d’intensité lumineuse.
Il y a un balancement
judicieux à établir entre
ces deux éléments pour
obtenir dans chaque cas le

prix de revient le plus avantageux : ce balancement dépend essentiellement
du rapport entre le coût de l’unité d’énergie électrique,
soit du kilowatt-heure, et le prix unitaire des lampes. Une
baisse de prix des lampes conduit immédiatement à admeitre une
surélévation du degré de fatigue pour augmenter le rendement :
on gagne d’ailleurs en même temps en éclatYll est à peine besoin
de remarquer qu’il faut introduire dans ces calculs, non pas la
consommation de watts par bougie que le constructeur indique
pour ?cs lampes neuves, mais bien la consommation moyenne
pour la durée de la lampe ; car, tant par suite des rentrées d’air
que par le fait do l’usure vdu filament, le rendement lumineux
diminue, quand l’Age de la lampe augmente. /W

322. Voltage et proportions du filament. — H est enfin
un élément dont la valeur peut varier entre des limites encore assez
écartées et qui a cependant une influence considérable sur l’économie
finale de l’éclairage : c’est h voltage de la lampe. En l’élevant,
on peut, à puissance égale, réaliser une économie sensible
sur le poids de cuivre de la canalisation ou sur les pertes en lignes
par effet Joule. ..

Mais, en ce qui concerne la lampe, on ne peut, pour une intensité
lumineuse donnée, le faire croître au delà d’une certaine limite
sans réduire outre mesure la rigidité du filament, car avec le voltage
s’accroît, pour un nombre de bougies donné, le rapport de la
Fig. 840.212 LAMPES ET PROJECTEURS.
longueur / au diamôtro d du filament. D’une part en effet l’intensité
lumineuso 1 à obtenir delà lampodans des conditions déterminées
de températuro et d’éclat s définit la surfaco projetée Itiûw fi*
la ment par la formule

D’autre part, en admettant qu’à la température considérée la dépenso
do watts par bougio r, demeure indépendante des proportions
du filament de charbon et en désignant par p la résistibilité
moyenne du filament toujours a la température considéréo (') , on a

Les deux équations (1) et (2) définissent la longueur / et le diamètre
d à donner au filament pour obtenir une lampo qui fournisse I
bougies sous v volts et le rapport de ces deux dimensions répond à
la relation

La chargo statique du filament sous son propre poids, charge qui
demeure proportionnelle au rapport -7, varie donc comme la puissance
7s du voltage et il va, pour une intensité lumineuse 1 donnée,
un voltage maximum qu’on ne peut dépasser, à moins de trouver
un moyen d’augmenter en môme temps la résistibilité p du charbon
dont on fait le filament.

On pourra choisir un voltage d’autant plus élevé que l’on admettra
pour l’intensité lumineuse de la lampe une valeur plus consi(1) 
D’après les expériences de M. Le Chatelier la résistance des lampes à incandescencevarie avec la température d’après la loi
qu’indique la courbe de la iigure 841,
où les ordonnées représentent les résistances
successives rapportées à la ré*
sistance à 15° prise pour unité (Journal
de Physique, tome I, 1892). M. P.
Janct a trouvé d’autre part pour le rapport
-5- l,s valeurs 0,54, 0,53, et 0,52
no yaux températures de 1010, 1620 et
1030 ». (Comptes rendus de l’Académiedes sciences, 7 mars 1898.) Fig. 841.
dérablo : on no dôpasso pas en pratique 150 volts pour des lampes
d’intensité inférieure à 16 bougies, ot, si l’on a besoin do diviser
davantage la lumière, il faut consentir à baisser le voltage. On est
arrivé dans ces derniers temps à fabriquer des lampes de 24 bougies
à 220 volts, mais ce n’est qu’en employant du charbon dohauto
résistibilité, en supprimant notamment l’opération du nourrissage
(§ 323) qui dépose sur l’Ame du filament une gaine do résistibilité
relativement très faible, et enfin en soutenant à l’aide do fils spéciaux
la région moyenne du filament. Mais ce sont là complications
inadmissibles dans la pratique couranto, et l’on s’en tient en général
à des voltages par bougie qui conduisent A l’emploi de filaments
moins grêles. Il faut ajouter d’ailleurs que, le plus souvent,
les lampes a incandescence sont employées en même temps que
d’autres récepteurs, moteurs ou lampes à arc, et qu’on détermine
alors le voltage en vue de satisfaire A la fois ces divers récepteurs.
C’est ainsi que souvent on choisit 110 volts, parce que ce voltage
convient à l’alimentation do deux lampes à arc placées en série et
qu’on admet 80 volts dans les distributions de bord des navires de
guerre, parce que ce chiffre convient aux fortes lampes à arc des
projecteurs électriques. Les lampes à incandescence se font sans difficulté
sur ce voltage sans qu’on soit obligé d’élever A plus de 10 ou
12 bougies leur intensité lumineuse.

Pour l’éclairage des wagons de chemin de fer, on fait de petites
lampes de G bougies A 55 volts.

11 est enfin à peine besoin de mentionner que les proportions varient
du tout au tout, si l’on admet des variations notables do l’éclat.
On peut atteindre des valeurs de / notablement plus grandes en
réduisant la température : l’éclat * diminue au dénominateur de la
formule (3) , mais en même temps la consommation de watts par
bougie rt et la résistibilité p augmentent. Il n’y a d’ailleurs aucun
intérêt à recourir à de tels moyens pour élever le voltage et réduire
les pertes en ligne ou le poids de cuivre delà canalisation, car l’économie
ainsi réalisée est plus que compensée par l’augmentation
de puissance des génératrices.

323. Fabrication des lampes à incandescence. — Les
premiers procédés employés pour obtenir le filament des lampes A
incandescence consistaient A carboniser en vase clos diverses fibres
2H LAMPES ET PROJECTEURS.
végétales, telles que fils do bambou ou tresses de coton (lampe Edison,
lampe Swan). Lo filament que l’on obtient ainsi n’offre pas
une régularité parfaite. Pour en régulariser la surface et en faire
varier d’ailleurs à volonté la section, on eut recours A l’addition
d’un dépôt do carbone. Dans les lampes Maxim, lo dépôt se fait sur
ame obtenue par carbonisation d’un filament de bristol ; dans les
lampes Cruto, l’Ame du filament qu’on nourrit de charbon est un
fil de platine.

Aujourd’hui on fabrique le plus souvent le filament A l’aide d’une
pAte qu’on fait avec diverses substances riches en carbone, charbon
do cornue et sirop de sucre par exemple, et qu’on fait couler sous
pression par un orifice de dimensions convenables. On obtient ainsi
un fil long, assez régulier, (lexiblo, qu’on enroule sur des moules
do forme variable selon la forme que l’on veut donnerait filament.
On fixe les spires dans leur ensemble par une Hure faite A la partie
inférieure du moule, on coupe les spires dans l’intervalle de la Hure
et l’on porte les paquets de filaments ainsi obtenus A l’étuve, où ils
sèchent et recuisent A 2000° dans une masse de poussière de charbon.


On peut même donner au filament uno forme telle que celle
qu’indique la figure 8V2 bis qui convient pour les lampes alimentées

par courants triphasés.

Les extrémités des filaments ainsi préparés
sont munies d’armatures de platine
qui doivent constituer leurs supports
dans la masselotte du culot de
l’ampoule. On coupe des bouts de fil
de platine de longueur convenable a
(fier. 8i3) , on en aplatit une extrémité

en forme de spatule b, dont on relève les bords de façon A former
une sorte de douille c. On engage dans deux douilles semblables
les extrémités du filament de charbon, et on fait la soudure par
dépôt de charbon. Pour cela on plonge le filament / muni de ses
armatures de platine p p (fig. 8U) dans un bain de valvolinc V
et l’on fait passer, entre les douilles où l’on veut déposer le charbon,
un courant dont on règle A volonté l’intensité en touchant tel
ou tel point des barres du rhéostat II avec l’extrémité de la niaFig.
842.Flg.8i2M« .LAMPES A INCANDESCENCE. 245
netto M. Les parties les plus résistantes rougissent davantage et reçoivent
lo dépôt do charbon le plus abondant.
Le nourrissage se fait par dépôt de charbon dans une atmosphère

d’un carbure quelconque jusqu’au degré voulu pour donner
au filament la section et la résistance désirées. On installe le filament
sous une cloche reposant sur une platine P (fig. 845) ou

aboutissent les extrémités, 1° d’un tuyautage en communication
avec un réservoir de vide G ; 2° d’un tuyautage en relation avec une
caisse de gazoline D qu’on chauffe A l’aide do la lampe L. Les extrémités
de ces tuyaux sont munies de robinets d et c. On fait
d’abord le vide dans la cloche en ouvrant un instant le robinet c,
Fig. 813.Fig. 844.Fig. 845.
et on l’emplit ensuite- de carburo en ouvrant lo robinet d. On fait
alors passer un courant dans le filament, dont les armatures de
platino sont reliées aux bornes BB'. On entretient d’aillours entre
ces bornes une différence do potentiel constante, et l’ampèremètre
A indiquo des valeurs du courant de plus en plus grandes au fur
et A mesure que lo fil so nourrit et que l’éclat s’avive. On arrête
l’opération au moment où l’intensité atteint exactement la valeur
prévue pour lo voltage Y. Co procédé fournit le moyen non seulement
de régler A une valeur précise la résistance A chaud du fil,
mais encore de régulariser la grosseur du fil aux divers points de
sa longueur : c’est en effet dans les régions où la section est la plus
faible que réchauffement, plus considérable, provoque le dépôt le
plus rapide de carbone.

La gaine do charbon que l’un dépose ainsi offre une conductibilité
de G A 8 fois plus grande que celle de l’Ame primitive ; le
grain en est beaucoup plus fin et serré. Il importe donc de lui
donner d’autant moins d’épaisseur relative qu’on cherche A atteindre
pour une intensité lumineuse déterminée de plus hauts voltages.
On arrive A la supprimer même complètement, comme nous
l’avons vu plus haut, dans les cas extrêmes. On cherche alors A
donner A la pAte, qui sert A la préparation du filament, une composition
telle que la résistibilité de ce dernier devienne la plus
grande possible sans toutefois en réduire le pouvoir émissif ni la
solidité. C’est dans ce but que divers inventeurs ont expérimenté
les effets de l’introduction de poudre d’amiante ou d’oxydes divers,
principalement d’oxydes terreux. Mais ceux-ci arrivent A se réduire
en présence du carbone aux hautes températures qu’il est nécessaire
d’atteindre. Enfin nous signalerons les nombreux essais faits
en vue d’employer des métaux tels que le titane, le zircone, A la confection
des filaments des lampes A incandescence, et en particulier
les lampes Atter, dont le filament est fait, tantôt en osmium, tantôt
en oxyde de thorium, et qui donneraient la bougie A 2 watts et A
même 1,5.

Une fois le filament terminé, il reste A en faire le montage dans
l’ampoule. On soude d’abord au chalumeau les supports de platine
dans la masselotte en cristal m de la figure 839 et l’on soude ensuite
la masselotte A l’ampoule A. Le choix du platine pour laconfec-

tion des supports du filament est justifié par l’égalité presquo rigoureuso
des coefficients do dilatation de co métal et du verre, ainsi
que nous l’avons déjà remarqué ; mais cette condition ne suffit
pas A assurer letanchéité parfaito du joint entre platine et verre,
car, au moment de l’allumago, lo platino s’échauffe le premier
et glisse nécessairement dans son fourreau de verre. C’est ainsi
quo l’on s’explique les rentrées d’air, assez faibles d’ailleurs, qui
se produisent à la longue et réduisent le vide dans l’ampoule.

Pour faire le vide dans l’ampoule une fois que le filament s’y
trouve mondé, on a ménagé A son sommet une tubulure /. C’est A
l’aide de pompes A mercure qu’on parachève généralement le vide,

car, ainsi (jue nous l’avons vu, il faut réduire la
pression intérieure A moins d’un dixième de millimètre
de Mercure. Pendant l’opération, on fait
passer un courant dans la lampe pour l’échauffer
et dégager Comxdètement les gaz que le filament
a pu absorber ; mais on ne fait croître l’intensité
de ce courant que lentement pour ne pas briser
le filament. On arrête l’action do la pompe A
mercure lorsqu’on voit apparaître une auréole
bleuâtre qui indique que la pression est tombée A
moins d’une dixième de millimètre On ferme alors
l’ampoule »u chalumeau, et il ne reste qu’A monter
la lampe deins son culot.

324. Dispositions des culots et douilles. — Les dispositions
des culots et des douilles qui les supportent varient selon l’usage
des lances. Tantôt le culot se visse dans la douille, tantôt il s’y
relie par enfltaanchemcnt A baïonnette^ Il importe en tout cas d’assurer
un Lon contact entre les bornes du culot, où aboutissent les
supports dd filament, et celles de la douille reliées aux fils d’alimentation ;
il faut aussi éviter toute communication ou court circuit
entre ces bornes.

On utilisé parfois l’adhérence magnétique. La douille de la lampe
porto un petit électro-aimant que le courant excite et qui suffit A
maintenir la lampe contre une paroi de fer. Cette disposition peut
être avanta-geuse dans les travaux de bord par exemple.

Lorsque la lampe est, par les circonstances mômes de son emFig.
816.
LAMPES ET PROJECTEURS.

ploi, sujette A recevoir des secousses ou do simples vibrations,
il importe][d’interposcr entre la douillo et lo culot un ressort
amortisseur. Dans lo cas de vibrations périodiques, comme il
arrive au voisinage d’une machine ou A bord d’un navire A

vapeur, il faut réduire encore les valeurs du rapport -7 et surtout
éviter le synchronismo entre la pôriodo d’oscillation naturelle
du filament et celle de la vibration. A bord des navires de guerre
où les lampes ont A supporter le choc du tir des canons et les
vibrations produites par les machines motrices, on a obtenu d’excellents
résultats de la douillo Piener (fis:. 8V7jl’/lLa douille

\est faite d’un fort fil enroulé en
hélice, et lo culot, modelé en
forme de vis, vient s’engager
dans cet écrou élastique. On visse
lo culot dans l’écrou sans difficulté,
car alors le frottement tend
A ouvrir les spires de l’hélice, et
la tenue est excellente : si en effet
le dévirage tend A se produire, le
frottement ferme les spires si bien
•que, pour dégager la lampe de
son support, il faut appuyer avec
le doigt sur l’extrémité g de l’hélice
pour en dilater légèrement
les spires. A a-- r

325. Essais des lampes à incandescence. — Les essais
des lampes A incandescence comportent le plus souvent un simple
étalonnage. Il importe cependant de les compléter par des essais
de durée, au cours desquels on suit les décroissances de l’intensité
lumineuse en même temps que l’augmentation de la consommation
des watts par bougie.

L’étalonnage des lampes se fait au photomètre, comme nous
l’avons indiqué au § 315. Il importe que la lampe fournisse l’intensité
prévue exactement pour le voltage qu’elle aura A supporter en
service. La tolérance sur l’écart de voltage est en général A peine
de quelques centièmes de la valeur du voltage normal ; souvent
Fig. 8i7.
on imposo commo limite supérieure 1 fo en plus et commo limite
inférieure 4 °/0 en moins, c’est-à-dire que tollo lampo de 80 volts
par exemple doit donner son intensité lumineuse prévue pour un
voltage compris entro 77 et 81 volts ; ce sont du moins les conditions
admises aux marchés que passe la Marine. Ce sont 1A limites
encore très larges, car la vie d’une lampe, qui sous 80 volts dure
par exemple 1000 heures, varie avec le voltage auquel on la soumet
d’après la loi qu’indique la courbe do la figure 8'i8. Ce qu’il

importerait de vérifier aussi,
c’est l’égalité d’éclat, car outre
qu’il est d’un effet ? désagréable
A la vue quo des lampes voisines
aient des teintes différentes, l’éclat
est caractéristique, A même
procédé de préparation du filament,
de la durée de la lampe.
Les écarts de voltage aux essais
nmivftnt. Mvo. dus à diverses omises
: les plus mauvaises lampes sont celles qui, A la limite supérieure
du voltage, donnent leur intensité normale avec l’éclat le moins
brillant, car elles donneront en service A la fois intensité et éclat
insuffisants ; ou encore celles qui, A la limite inférieure, brilleront
d’un bel éclat : celles-lA dureront peu en service. Les premières
sont des lampes dont le voltage devrait être nettement supérieur au
voltage normal et les secondes, des lampes faites pour un voltage
nettement inférieur.

Une fois l’étalonnage effectué, il importo d’inscrire sur'l’ampoule
ou sur le culot les constantes de la lampe, c’est-à-dire son voltage
et son intensité lumineuse. Quant A la détermination de l’intensité
lumineuse dans les diverses directions, on doit la faire sur quelques
lampes de chaque type. On obtient de la sorte des courbes d’intensités
horizontales pour les divers azimuts, ou encore des courbes
d’intensités diversement inclinées dans un plan vertical telles que
celle qu’indique la figure 840. L’intensité horizontale moyenne
varie selon les types entre 1,00 et 1,1 de l’intensité horizontale
minimaqui se produit en général dans le plan moyen du filament.
Quant au rapport de l’intensité moyenne sphérique A l’intensité hoFig.
818.2o0 LAMPES ET PROJECTEURS.
rizontale moyenne, il reste en général compris entre 0,80 et 0,95.
326. Diverses lampes employées dans la marine. — La

marine emploie A bord de ses navires
des lampes A 80 volts : ce sont des
considérations relatives au fonctionne,
ment des projecteurs qui ont conduit A
adopter ce chiffre pour le voltage de
la distribution. Dans les arsenaux et
notamment sur les canalisations A
trois fils, ce sont des lampes de 110
Volts que l’on emploie.

Pour l’éclairage des compartiments
des navires l’intensité des lampes est

couramment de 10 bougies ; les lampes sont montées sur douilles
Pieper. On calcule approximativement l’éclairage A une bougie
par mètre carré en plan, ce qui correspond A une demi-bougie
par mètre cube, la hauteur d’entrepont étant d’environ 2 mètres.
On obtient ainsi un éclairage fort peu brillant en raison surtout
de la couleur sombre des parois, mais suffisant pour de nom- ,
breuses régions. Dans les chambres de machines il faut compter en
moyenne sur une bougie par mètre cube, et, dans certaines
régions telles que le poste de manoeuvre, atteindre 2 et 3 bougies.
Ce sont 1A d’ailleurs chiffres essentiellement variables, et l’on devra,
dans chaque cas, s’inspirer des dispositions adoptées sur des navires
semblables. Les circulaires des 10 juin 1800,31 mai 1807 etc.,
insérées au Bulletin officiel de la marine^ contiennent de nombreuses
instructions sur l’établissement des tableaux de bases pour
l’éclairage des navires et énumèrent quantité de types de fanaux
dont le modèle est déposé au magasin central du quai de

Billy.

Les fanaux varient do formes selon qu’ils doivent s’appliquer à
demeure contre une cloison (lampe muraille) , ou se déplacer le
long d’un barrot (lampe wagon). Pour les soutes A charbon, dans
les chambres des machines et dans les chaufferies, dans les compartiments
de machines auxiliaires, on emploie souvent dès lampes
grillagées mobiles, reliées A un cablo souple A doux conducteurs :
ce dernier s’em ouïe sur un touret et permet do porter la lampe
Fig. 810.
LAMPES A INCANDESCENCE.
2ol
A la main ou de l’accrocher au point où l’on veut de la lumière.
La figure 850 donne A titre d’exemple le plan d’éclairage d’une
chambre de machine ; on y voit les lampes mobiles destinées A
l’éclairage du parquet supérieur, cylindres, boites A tiroirs, etc.,
Les supports et les lustres en usage dans les chambres, carrés,

salons, etc., sont analogues A ceux que l’industrie construit pour
les habitations particulières.

Pour l’éclairago extérieur du bAtiment, feux de navigation, feux
do mouillage, feux de position, feux do signaux, etc, ce sont des
lampes de 20, 30 et 50 bougies que Ton emploie. On en réunit
souvent plusieurs dans un môme fanal, jusqu’à sept de 50 bougies
par exemple dans un même réllectcur pour travaux de nuit.
Les feux do signaux comportent des lampes do 30 et de 50 bougies
généralement placées dans des fanaux de verre blanc ou rouge ;
on les installes suivant des données que nous n’avons pas A étudier
ici. La figure 851 montre d’ailleurs l’ensemble des dispositions générales
adoptées pour les feux divers de l’éclairage extérieur. On
Fig. 850.2o2LAMPES ET PROJECTEURS.Ste
y voit en outre les projecteurs
dont nous parlerons
plus loin. Les feux de
navigation comprennent
une lampe de 30 bougies
(feu rouge de bâbord) et
une de 50 (feu vert de
tribord). En raison de l’importance
du bon fonctionnement
de ces feux, que
des écrans doivent d’ailleur*,
undre invisibles de
la passerelle de commandement,
on les munit d’avertisseurs
d’extinction :
ces avertisseurs comportent
essentiellement de
petites lampes témoins,
qui sont placées bien en
vue et qui s’allument par
le jeu d’électro-aimants
convenablement disposés
aussitôt que l’un des feux
de route vient A s’éteindre.
Pour assurer A ces feux
de l’éclairage extérieur
leur intensité normale
malgré les grandes distances
qui les séparent
des dynamos génératrices,
on règle leur voltage
normal A ô volts en dessous
du voltage de la distribution,
A 75 par exemple,
si ces derniers donnent
aux bornes des tableaux
80 volts.

CHAPITRE III.
Iinnipcs h nrc.

327. Fonctionnement de l’arc. — Si l’on fait passer un courant
entre deux crayons do charbon amenés préalablement au
contact et qu’on les écarte, on produit l’arc voltaïque A la condition
de donner A la différence de potentiel en môme temps qu’à
leur écartement des valeurs convenables, variables d’ailleurs avec
leurs diamètres. L’arc ne se maintient en effet fixe qu’entre des
limites très étroites de l’écart pour un voltage donné. Si l’écart est
trop faible, l’arc produit un sifflement particulier qu’on peut attribuer
A la trop grande densité de courant, et il projette des éclairs
d’intensité variable : c’est l’arc sifflant ; si l’écart est au contraire
trop considérable, il apparaît des flammes qui font donner A l’arc
l’épithètc de flambant.

11 importe donc do conserver, pour une lampe donnée, des valeurs
déterminées au voltage et A l’écart des charbons, et, A moins
qu’on n’ait recours A des dispositions telles que l’usure des charbons
ne modifie en rien leur posit ! n relative, on doit employer
des régulateurs sensibles et énergiques, judicieusement combinés
d’ailleurs d’après les données mômes des génératrices d’alimentation ;
car lo fonctionnement do la lampe dépend autant des
caractéristiques électriques de la canalisation que de celles de
son propre régulateur.

Dans la pratique, selon l’intensité lumineuse qu’on veut obtenir,
on donne au diamètre des charbons des vajeurs comprises entre
4 et 35 a/m, et l’on fait varier les distances entre 2 et 11 m/m et les
voltages entre 40 et 55 volts. Les intensités de courant varient le
plus souvent de 8 A 12 ampères ; on ne fait guère do lampes dont
l’intensité de courant descende à moins de 4 ampères. Pour les
lampes des projecteurs que la marine emploie, les intensités do
COtnS tVÉLKCTItlCITÉ. — T. II. 17231 LAMPES ET PROJECTEURS.
courant varient de 15 ampères (projecteurs de 30 c/m de diamètre) 
A 180 ampères (projecteurs do lm,50). La différence de potentiel
aux bornes des charbons mesure la force contre électromotrice
totale de l’arc : tout en augmentant, pour une même lampe, avec
l’intensité du courant qui passe, elle no reste pas proportionnelle
A cette intensité.

L’arc se produit également bien avec les courants continus et
avec les courants alternatifs. Avec ces derniers, la lampe donne une
série d’éclats qui fournissent une lumière suffisamment fixe, dès
que la fréquence atteint 40 et 50 périodes par seconde. L’extinction
de l’arc se produit d’ailleurs A chaque renversement du courant :
M. Joubert a vérifié ce fait A l’aide de miroirs tournants. D’après
M. Dlondcl(,) , l’arc se rallume après chaque changement de sens
de l’intensité 1 (fig. 852) , dès que la différence de potentiel U entre
les extrémités des charbons atteint une valeur suffisante pour produire
l’arrachement disruptif du carbone. Aussitôt le courant rétabli,
cotte différence tombe A une valeur relativement faible et se
maintient assez constante pendant la majeure partie de la durée de
chaque demi-période, comme si, par suite do la vaporisation du ,
carbone, l’arc n’offrait plus alors que do la résistance ohmique.
Ces phénomènes sont d’ailleurs surtout sensibles avec des charbons
parfaitement homogènes ; c’est avec des charbons de ce genre que
M. Dlondcl a obtenu la courbe de la figure 852. Avec des charbons A
mèche au contraire (fig. 853) , les vapeurs salines, que produisent

les silicates ou substances analogues mélangées à la poudre de
charbon, paraissent entretenir une conductibilité artificielle qui
tend à ramener les courbes de l’oscillographe A la forme sinusoï(1) 
Note présentée A l’Académie des sciences le 12 décembre 1808.Fig. 852.Fig. 853.LAMPES A ARC. 255
dale ou simplement arrondie : l’arc semble offrir alors une résistance
assez constante.

* 328. Propriétés de l’arc à courant continu et de l’arc à
courant alternatif. —Les charbons alimentés par lo courant

alternatif ne présentent entre eux aucune différence : ils
s’usent également et se taillent symétriquement. On peut
alors les placera côté l’un de l’autre A la condition d’interposer
entre eux un mastic ou colombin de composition
convenable pour s’user en môme temps qu’eux : on
obtient de la sorte des bougies (fig. 854). Les plus employées
dans ce genre sont les bougies Jablochkoff. A
leur extrémité a les crayons sont reliés entre eux par
un filament de pâte do charbon qui brùlc dès que le
courant passe : c’est ainsi quo l’arc s’amorce.

Lorsqu’on disposo les charbons dans lo prolongement
l’un do l’autre, on emploie des régulateurs pour les
maintenir A distance fixe. Leurs extrémités se taillent
en pointes arrondies, lorsqu’ils sont bien centrés (fig.
855).

Avec lo courant continu au contraire, il se forme un
cratère au pôle positif et une pointe au pôle négatif

(fig. 850)  ; de plus, l’usure des deux crayons est inégale : c’est

le crayon positif qui s use lo plus vite. En
moyenne son usure est A celle du crayon négatif
dans lo rapport de 2 à 1,3 ; mais ce rapport
dépend des proportions relatives des deux
crayons. On admet généralement, pour s’expliquer
cette différence, qu’il y a transport de
particules de charbon du pôle positif au pôle
négatif. Les formes que prennent les extrémités
dépendent d’ailleurs de la disposition et de
la constitution des charbons ; duns les lampes
obliques de certains projecteurs par exemple,
la taille naturelle des crayons fournit un cratère
oblique qui envoie sur le miroir disposé

pour les réfléchir le maximum des rayons utilises.
C’est le cratère positif qui, lorsqu’on emploie lo courant continu,
Fig. 851.Fig. 855.Fig. 850.2oG LAMPES ET PROJECTEURS.
donne, de beaucoup, le plus de lumière et, lorsqu’on place les
charbons dans le prolongement l’un de l’autre, c’est à 45° environ
de l’axe que les intensités lumineuses atteignent les plus grandes
valeurs (fig. 858)  : on peut obtenir ainsi des intensités maxima qui

al teignent jusqu’A 8 fois l’intensité horizontale. L’arc alternatif au
contraire donne lieu aux courbes d’intensités qu’indique par exemple
la figure 857. Placé à une assez grande hauteur du sol, le crayon t
positif au-dessus du négatif, l’arc A courant continu projette sa
lumière dans les meilleures conditions possibles ; on l’emploie
aussi pour l’éclairage des salles do dessin par réflexion sur les voûtes
et plafonds peints en blanc : on tourne alors le cratère positif
vers le haut et l’on obtient un éclairage par lumière diffuse très
satisfaisant. Pour obtenir les mêmes résultats avec des lampes alimentées
par le courant alternatif, il faut se servir de réflecteurs.

Pour guider l’arc et le bien centrer, on emploie parfois des charbons
à mèche : le corps du crayon est évidé suivant son ave et,
dans le canal ainsi formé, on comprime une pàtc de charbon plus
conductrice. On a essayé aussi do cuivrer les charbons pour les
rendre meilleurs conducteurs : cela est utile surtout lorsque, en
vue d’augmenter la durée des charbons, on leur donne une
grande longueur, mais le cuivre communique à l’arc une coloration
verte qui fait renoncer le plus souvent A cet avantage.

La lumière de l’arc, extrêmement vive, convient surtout pour
l’éclairage des grands espaces, quais, places publiques, halls, magasins,
etc. Dans ces derniers cas, pour adoucir ses rayons et les
lig. 857.Fli". 85*.LAMPES A ARC. 2o7
diffuser, on emploie des globes opalins : ceux-ci ont l’inconvénient
d’absorber une importante fraction du flux total de lumière.
On obtient cependant ainsi un éclairage moins dispendieux encore
qu’avec les lampes A incandescence.

329. Régulateurs. —- Tout régulateur de lampe à arc doit
remplir deux rôles : produire l’allumage dès qu’on introduit la
lampe en circuit et régler l’écart des charbons A la valeur la plus
avantageuse, quel que soit leur degré d’usure. Pour produire l’allumage,
il faut que les efforts en jeu dans l’appareil amènent tout
d’abord les charbons au contact l’un do l’autre, puis, qu’ils les
séparent dès que le courant y passe.

Ce résultat s’obtient en opposant A Faction d’un poids ou d’un
ressort celle d’un électro-aimant relié aux charbons : le plus fort
des deux avant passage du courant par les charbons les amène au
contact et cède sa prédominance à l’autre, dès que le courant a
passé, et les charbons, obéissaut à l’action de ce dernier, s’écartent.
Il faut seulement que les liaisons de l’appareil soient réglées de
façon que l’équilibre entre les deux efforts opposés corresponde à
l’écart voulu entre charbons.

Pour que d’autre part ce point d’équilibre se retrouve toujours
le même, quelle que soit la longueur absolue des charbons, il convient
que les transmissions comprennent une glissière, crémaillère
ou toute autre pièce analogue, qui laisse prendre aux charbons les
déplacements que leur degré d’usure exige à tout moment.

Enfin la fixité de la lumière que fournit la lampe est directement
liée à la pelitesse relative des variations de voltage et d’écarts
que le régulateur tolère. On remarquera à ce sujet qu’à un
système de valeurs de la diflérencc de potentiel v et de l’écart 8
correspond une valeur déterminée de l’intensité i : la stabilité du
fonctionnement de la lampe dépend donc de la précision avec
laquelle se trouvent déterminées les valeurs de e et de i par les
deux relations qu’imposent à la fois 1° la condition d’équilibre entre
efforts du régulateur et 2" la caractéristique électrique de ht
distribution aux bornes de la lampe. Kn particulier, cette caractéristique
dépend du modo d’entraînement et du genre d’excitation
de la dynamo, ainsi que de la valeur des résistances interposées
entre ses bornes et celles de la lampe.
238 LAMPES ET PROJECTEURS.
Tout ceci va se préciser d’ailleurs par l’étude des dispositions
diverses que l’on peut réaliser.

330. Lampes alimentées sous potentiel constant ; régulateurs
d’intensité. — Supposons d’abord qu’on entretienne aux
bornes de la lampe uue différence de potentiel rigoureusement
constante, précisément égale au potentiel susceptible de fournir
l’arc le plus avantageux. L’intensité du courant qui passera par les
charbons no dépendra que de l’écart qui leur sera donné, et, inversement,
à une intensité déterminée correspondront un écart et, par
suite, un régime ctéterminés. On pourra donc prendre cette intensité
comme agent régulateur des charbons et enrouler en série
avec ceux-ci l’électro-aimant opposé au ressort ou au poids. C’est
au contact que l’intensité atteindra alors sa valeur maxima et que,
en môme temps, l’électro fournira son maximum d’effort : c’est
donc lui que l’on devra employer à écarter les charbons, tandis
que le ressort, ou le poids du porte-charbon supérieur P par exemple
(fig. 859) , les maintiendra au contact avant passage du courant.

Aussitôt que celui-ci aura passé, l’électro fournissant une action
prédominante déterminera la séparation des charbons et l’arc
sifflera ; mais au fur et à mesure que les charbons s’écarterout, la
force do l’électro diminuera et, entre son moment par rapport à
l’axe 0 et le couple des poids, il y aura équilibre stable avec un
écart déterminé 5 des charbons (fig. 859 bis). L’arc fournira alors sa
lumière normale, si l’appareil est réglé de façon que cette position
Fig. 859.Fig. 859 bis.LAMPES A ARC. 2b9
corresponde au régime le plus avantageux. Mais les charbons commencent
aussitôt à s’user : leur écart augmente légèrement, l’intensité
diminue, le poids moteur l’emporte et détermine un rapprochement
qui compense en partie l’augmentation d’écart. tin un
mot la caractéristique mécanique de l’électro-aimantsc trouve modifiée
par la variation de longueur des charbons et l’écart d’équilibre
5 varie tant soit peu, A moins qu’on ne puisse donner au noyau
et au solénoïde de l’électro-aimant des formes telles que l’effort
correspondant à une môme intensité demeure invariable, quelle
que soit la position du noyau dans le solénoïde. Mais cette condition
ne peut ètro approximativement réalisée que dans d’étroites limites,
môme en donnant une grande valeur au rapport des déplacements
du charbon et du noyau, et la lumière fournie par la
lampe se modifierait trop sensiblement, si l’on no ménageait,
dans l’ensemble des transmissions entre noyau et charbon, un
glissement pour compenser exactement d’une façon continue ou
par petits A-coups, les réductions progressives do longueur des
charbons. Les dispositions inventées pour obtenir ce résultat
varient A l’infini ; nous en rencontrerons quelques exemples sur les
régulateurs que nous décrirons plus loin.

La caractéristique de l’électro-aimant cesse alors do varier sensiblement,
ou du moins, elle se retrouve toujours la môme A chaque
glissement élémentaire, et la stabilité de la lumière ne dépend
plus, sous condition d’une bonne sensibilité qui suppose les frottements
aussi réduits que possible, que de la valeur de l’angle sous
lequel se coupent les caractéristiques de l’électro-aimant et du
poids ou du ressort. On remarquera A ce sujet qu’il peut y avoir
avantage A employer pour rappeler les charbons, au lieu du poids
de l’un des porte-charbons, un ressort qui fournisse une caractéristique
ascendante. Mais ce sont les conditions d’emploi de la
lampe qui lo plus souvent détermineront le choix sur ce point.

331. Action des résistances interposées entre les
bornes a potentiel constant et les bornes de la lampe ;
emploi de régulateurs de résistance et de régulateurs de
potentiel. — Les conditions d’alimentation quo nous venons de
supposer réalisées ne le sont pour bien dire jamais : enlro les
bornes de la canalisation où le potentiel est maintenu constant et
200 LAMPES ET PROJECTEURS.
les bornes de la lampe, il existe toujours une résistance, celle de
la ligne, dont la valeur, pour diverses raisons, peut ôtre relativement
grande. Les lampes sont en effet branchées sur deux barres
B B, B'B' reliées aux pôles de la génératrice, comme l’indique la
figure 8G0 ; elles sont réparties A diverses distances de ces barres,

et, sans parler ici des avantages
qu’il y a, tant au point
de vue de la sécurité des
dynamos qu’à celui de l’indépendance
relative des
lampes, à donner aux conducteurs
de chaque lampe
une résistance assez considérable
, on remarquera
qu’il importe déjà de calculer
les sections de ces

conducteurs de façon à égaliser, d’une lampe à l’autre, les pertes
de voltage que le passage du courant y détermine, et cela sans entraîner
une dépense de cuivre exagérée. Bref, il existe des résistances
qui absorbent par effet Joute une fraction du potentiel et celleci
varie avec l’intensité que prend momentanément la lampe et
par suite avec l’écart des charbons, Représentons par la longueur
Ob la résistance de la lampe, A
l’écart normal des charbons, par
bv le voltage normal A fournir
aux bornes de la lampe et par
\\b la résistance des conducteurs.
Le potentiel qu’il faudra entretenir
aux bornes de la canalisation

sera DV. On le maintiendra constant à cette valeur : mois les variations
d’écart des charbons à l’usure détermineront des variations
de résistance 00', et le voltage aux bornes de la lampe variera luimôme
de vv'.

Il y a tout avantage alors, au point de vue de la stabilité de
l’arc, à remplacer dans le régulateur précédent le poids ou le ressort
par un électro-aimaut placé en dérivation aux bornes de la
lampe, car l’effort, que fournira cet électro sur un noyau disposé
Fig. 860.Fig. 801.LAMPES A ARC. 201
comme l’indique la figure 802, croîtra avec l’écart des charbons,
et la caractéristique horizontale de la figure 859 bis sera remplacée

par une caractéristique ascendante.
Les noyaux des deux électros forment
dans ce cas, avec le porlc-charbon supérieur,
un système exactement équilibré
et les deux solénoïdes agissent à contre
l’un de l’autre sur leurs noyaux respectifs.
On obtient de la sorte un régulateur
différentiel, ou compound A longue dérivation,
qui règle en définitive la résistance
ilu circuit des charbons A une valeur
déterm inc’e, puisqu’il impose la condition
d’égalité entre les efforts de deux solénoïdes
parcourus par des intensités /et —..

A vrai dire la présence du circuit dérivé modifie tant soit peu
la caractéristique d’écartement du solénoïde en série avec les charbons ;
mais, si la résistance de l’électro en dérivation est, comme

cllo doit l’être, très
grande par rapport
A celle des charbons,
on peut considérer
que cette modification
est insensible.
La première des flgurcs803
représente

le schéma d’une lampe réglée par un simple électro a% monté en
série arec les charbons, et par un poids ou un ressort, et la seconde
cleg mômes figures donne le schéma d’une lampe équilibrée
A régulateur différentiel : « est la résistance du solénoïde en série
et d celle du solénoïde eu dérivation qui joue lo rôle du poids
dans la première lampe. Les deux lampes sont identiques en ce qui
concerne Jcs charbons et Je solénoïde a ; elles doivent recevoir le
môme potentiel vt par conséquent la résistance H' est un peu plus
petite fine la résisloncc II, puisque l’intensité it iA qui y passe doit
déterminer lu même chute de potentiel Y-v que l’intensité it seule
Fig. 802.Fig. 803.202 . LAMPES ET PROJECTEURS.
dans la résistance II. Les deux lampes fonctionnent avec le même
écart entre charbons 5 ; la seule différence, tout A l’avantage de la

lampe compound, est dans
la grandeur de l’angle sous
lequel se coupent les deux
caractéristiques (fig. 86 V).
La pente de la caractéristique
ascençlante est d’autant
plus accusée que la résistance
en ligne il’ (soit B b
sur la fig. 801) est plus
grande par rapport A la
résistance des circuits proprement

dits de la lampe (soit bo). ■,

Il est un cas fréquent d’ailleurs où l’emploi de la lampe différentielle
s’impose, c’est celui oA l’on veut placer entre les barres
o potentiel constant de la canalisation des chapelets de lampes A
arc montées en tension (fig. 805). De simples régulateurs d’intensité

seraient en effet incapables d’assurer la fixité des arcs, par
la raison que la détermination de l’intensité n’entraîne celle de
l’écart qu’A la condition que le voltage aux bornes mômes de la
lampe soit imposé par lo canalisation : or lo seule chose que le
mode d’alimentation en question détermine, c’est la somme des
différences de potentiel aux bornes des lampes et non les valeurs de
chacune d’elles. Les régulateurs d’intensité pourraient donc admettre
des écarts différents entre leurs charbons respectifs avec une
mémo voleur de l’intensité et des voltages différents : il y a indétermination.
Au contraire, avec des régulateurs compound, qui
déterminent la valeur des résistances effectives, les lampes du chapelet
se règlent nécessairement, puisque, du fait du montage, les
Fig. 801.Fig. 805.LAMPES A ARC. 203
intensités étant les mômes, les écarts prennent nécessairement les
mômes valeurs.

' Les régulateurs différentiels sont très employés sur lc3 lampes
d’intensité moyenne qui conviennent A l’éclairage des ateliers,
chantiers, places publiques, etc. Mais dès que l’intensité du courant
atteint les valeurs énormes (V5, G5, 100 et 180 ampères) qu’il faut
admettre sur les lampes des projecteurs, la grosseur du fil principal
devient un obstacle sérieux A la réalisation d’un appareil do
réglage qui conserve toute la sensibilité et touto la précision voulues.
On en vient alors A abandonner le solénoïde en série, ou du
moins A le mettre A part du régulateur si l’on veut le conserver
pour écarter les charbons A l’allumage, et l’on n’utilise que le
solénoïde en dérivation A régler l’écart des charbons : au solénoïde
en dérivation qui doit tendre A rapprocher les charbons
(fig. 8G0) s’opposo alors l’action d’un poids ou d’un ressort qui tond

A les écarter, et c’est la différence de potentiel aux bornes des
charbons qui devient l’unique ageut régulateur de leur écart. Il
faut, por suite, que, du fait de l’alimentation, cclto différence de
potentiel varie assez rapidement avec l’écart, soit qu’on alimente
les lampes cette fois sous intensité constante, commo nous le verrons
au paragraphe suivant, soit que, dans le cas d’une distribution
A potentiel constant, on donne A la résistance de la ligno propre de
la lampe une valeur considérable.
Fig. 8G0.Fig. 800 bis.20't . LAMPES ET PROJECTEURS.
Daus ces conditions, l’effort de l’électro atteint son maximum
alors que les charbons sont écartés, et il tombe presque A néant
lorsqu’ils sont au contact : le poids du noyau du solénoïde l’emporte
sur celui du porte-charbon supérieur. Les caractéristiques d’écart
que fournit le poids et de rapprochement que donne l’électro sont
disposées comme l’indique la figure 800 bis : l’équilibre stable s’établit
pour une valeur de c de la distance des charbons telle que le
couple de l’électro, variable avec v, devienne égala celui du poids. Il
faut régler les dimensions de l’appareil de façon que cet écart $ corresponde,
avec la valeur du potentiel v qui le détermine, au régime
le plus avantageux de l’arc. Enfin les transmissions mécaniques
entre le noyau du solénoïde cl le porte-charbon comprendront,
comme dans le cas des régulateurs précédents, un dispositif qui
permette A ce dernier de glisser des quantités voulues pour compenser
exactement l’effet de l’usure des charbons.

Nous verrons ultérieurement, et notamment au chapitre des
projecteurs, quelques exemples des combinaisons que l’on peut
réaliser dans cet ordre d’idées. \}\i excellent moyen, que la marine
emploie sur toutes ses lampes de projecteurs, consiste a commander
l’électro de rapprochement, ou bien un petit moteur qui joue le
môme rôle, A l’aido d’un relais placé en dérivation aux bornes des
charbons et dont les petites dimensions permettent le réglage avec
toute la précision voulue (§ 335). Malheureusement une telle solution
exige que la résistance eu ligne sur chaque circuit de projecteur
atteigne une valeur presque égale A celle des charbons à
l’écart normal, et, pour obtenir une fixité parfaite, l’on peut être
conduit à donner A ces résistances des valeurs plus grandes que
ne l’exigeraient les considérations relatives A l’Indépendance des
projecteurs et A la sécurité des dynamos. On perd ainsi en effet
Joule dans la ligne jusqu’au tiers et moitié de la puissance des
génératrices ; mais il ne faut pas perdre de vdo que le fonctionnement
des projecteurs A bord d’un navire est de courte durée
et que la part d’énergie perdue en fin d’année dans les résistances
des lignes est insignifiante.

332. Alimentation sous intensité constante ; régulateurs
de résistance ou dé potentiel. — Passons enfin au cas
d’une distribution en série où l’intensité de ligne est maintenue cous-
LAMPES A ARC. 26î>
tante par les génératrices. Il est bien clair que, dans ce cas, des
régulateurs d’intensité sont incapables d’assurer le fonctionnement
des lampes, puisque, en admettant d’ailleurs identité de valeur
entre l’intensité imposée par l’alimentation et l’intensité susceptible
do fournir, avec un bon écart, un arc parfaitement fixe, la
lampe fonctionnerait avec n’importe quel écart et n’importe quel
potentiel entre charbons ; les deux relations entre v et i imposées
par l’alimentation et par le régulateur se réduiraient en effet A la
même condition i = const. Le régulateur en dérivation, au contraire,
en imposant A la différence de potentiel v aux bornes des
charbons une valeur déterminée, peut donner d’excellents résultats.
L’intensité fournie par la génératrice au chapelet de lampes doit
être calculée d’après la somme iA-+-ic des intensités que doivent absorber
respectivement le solénoïde et les charbons. 11 est visible
uu'on peut alors fournir l’effort d’écartement des charbons A l’aide

d’un solénoïde monté en tension sur l’ensemble
des deux branches précédentes. On
réalisera alors un régulateur compound en
courte dérivation, tel que le définit la
fig. 807. Une telle combinaison est A peu
près équivalente A celle que définissait la
fig. 802 ; elle impose une valeur déterminée
A la résistance et peut s’employer dans
le montage en chapelet sous potentiel constant.
Le montage des lampes, dans le cas
d’une distribution en série, répond au
schéma de la ligure 808. Il va de soi que la
résistance d des électro-aimants en dérivation

doit ôtre très grande par rapport o la résistance effective
des charbons et de l’arc ; autrement lo réglage des lampes
absorberait une trop forte partie de la puissance totale. Mais, en
Fig. 8>î7.Fig. 808.200 LAMPES ET PROJECTEURS.
cas d’extinction de quelques lampes, ces résistances se trouveraient
seules A servir de passage au courant et absorberaient alors

une port énorme de la puissance ; jl en serait de
môme au cas où un des charbons viendrait A se
briser. Il devient alors nécessaire d’ajouter A
chaque lampe un conducteur en dérivation, de
faible résistance qui puisse s’introduire en circuit
automatiquement sitôt que le courant cesse
de passer par les charbons. Ce résultat s’obtient
par exemple par le dispositif qu’indique la figure
809 : un interrupteur attiré par un petit élcctro
enroulé de quelques spires en série avec les charbons
met hors circuit le conducteur auxiliaire,
tant que le courant passe par les charbons, et
s’abat, sous l’action d’un ressort, sur son plot de

fermeture, dès que l’arc est éteint.

333. Exemples de régulateurs. — Les modèles de régulatours
de lampes A arc varient A l’infini. Nous n’en décrirons ici A
itre d’exemple que trois ; nous en rencontrerons d’ailleurs quelques
autres dans l’étude des projecteurs.

I. Régulateur-dynamo iiréguet. — Dans cette lampe en série, l’effort
qui tend A rapprocher ies charbons est le poids du porte-charFig.
8G9.Fig. 870.Fig. 870 bis.LAMPES A ARC.20*
bon supérieur et l’effort qui tend A les écarter est celui que fournit,
par l’intermédiaire d’Un pignon et d’une crémaillère, la dynamo I) 
dont l’inducteur et l’induit sont en série avec les charbons. Le
poids amène les charbons au contact avant mise en circuit de la
lampe, et sitôt que le courant passe, la dynamo le sépare, l’arc jaillit,
le couple moteur de la dynamo diminue, au fur et A mesure que
les charbons s’écartent, et l’équilibre entre le poids et l’effort tangcntiel,
transmis parla dynamo, doit correspondre A l’écart le plus
avantageux des charbons. Le régulateur ainsi disposé serait A peine
amorti, et les oscillations des charbons subsisteraient fort longtemps
: on obtient l’amortissement complet en fermant en court
circuit l’induit du moteur sur lui-môme (§ 2V2) et l’on enroule
ce circuit dérivé sur les inducteurs de la dynamo. Les lampes de
ce type sont d’une grande simplicité ; comme tout autre régulateur
en série, elles ne peuvent être employées en chapelets sous
potentiel constant.

II. Lampe Brianne. —Dans la lampe Brianne, le porte-charbon
est encore muni d’une crémaillère qui engrène avec un pignon
solidaire d’une roue M. Si on laisse libre cet équipage, les charbons
viennent au contact sous l’action de la pesanteur, et it suffit d’agir
A la périphérie de la roue M, par l’intermédiaire d’un secteur
denté P, dans lo sens convenable pour relever le charbon supérieur
et produire l’allumage. L’appareil de réglage consiste simplement

en un solénoïde « , en dérivation aux
bornes de la lampe, dont l’attraction
sur le noyau A solidaire du secteur P
agit A contre du poids de l’ensemble
A P. C’est donc ici un simple régulateur
en dérivation, où le poids antagoniste
maintient écartés les charbons
avant la mise en circuit do la lampe,
car, en admettant môme que l’on ait
soulevé l’armature A pour dégager la
roue M et laisser les charbons venir
en contact, le levier A P, en retombant
sous son propre poids dans la
position qu’indique le tracé pointillé,
Fig. 871.208 LAMPES ET PROJECTEURS.
a remis le vecteur en prise et relevé le porte-charbon supérieur
(le moment de l’effort tangentiel transmis A M est par rapport
à l’axe 0 bien supérieur au moment du poids du porte-charbon
A crémaillère). Sitôt que l’on introduit la lampe en circuit, le
moment de l’attraction de d par rapport A l’axe 0' l’emporte sur
le moment du poids de A P et le levier relevé A bloc dégage
la roue M et le porte-charbon supérieur descend jusqu’à buter
sur le charbon inférieur. Aussitôt le solénoïde laisse retomber le
noyau A et le vecteur en prise fait jaillir l’arc qui se règle A la longueur
correspondant A l’équilibre entre les moments par rapport
A 0' de l’attraction du solénoïdo et du poids de A P. La roue
M a une masse assez considérable pour ne prendre que de faibles
accélérations, lorsque le secteur P désengrône A l’usure des charbons,
et ne tourner que d’une dent avant que le secteur la ressaisisse.
Ce régulateur fonctionne bien avec l’alimentation A intensité

constante ou avec une résistance additionnelle
sous potentiel constant.

III. Lampe Pilscn. — Dans cette
lampe A régulateur différentiel, les
porte-charbon sont suspendus aux
deux extrémités d’une même corde
qui passe sur une poulie P et se font
équilibre. Les deux solénoïdes, l’un
S en série avec les charbons, l’autre
d en dérivation, agissent sur deux
noyaux tronconiques A et B ; le solénoïde
d, donnant son effort maximum
lorsque l’arc n’est pas établi, opère
le rapprochement des charbons jusqu’au
contact ; ceux-ci s’écartent aussitôt
que le courant les traverse,
car le solénoïde S agit alors sur le
noyau A et l’emporte sur B. L’équilibre
s’établit pour une certaine valeur

du rapport -r qui doit correspondre
au régime le plus avantaFig.
872.LAMPES A ARC. 209
geux de l’arc. On remarquera qu’ici, comme dans toute lampe
différentielle, les variations d’efforts des deux solénoïdes agissent
dn concordance pour rapprocher les charbons lorsqu’ils se sont
usés, c’est-à-dire que l’effort du solénoïde S qui les écarterait
diminue, par suite de l’augmentation de longueur de l’arc, et que
l’effort du solénoïde d} qui tend A les rapprocher, augmente au fur
et A mesure que la longueur d’arc augmente ; ce fait se traduit par
l’obliquité inverse des deux caractéristiques sur l’axe des écarts
(fig. 80V).
COURS D’ËLECTIttClTÉ. — T. If. 18
CHAPITRE IV
Projecteurs

334. Dispositions principales des projecteurs. — Par

l’intensité de la lumière qu’elles fournissent sous un faible volume,
les lampes A arc ont leur emploi tout A fait rationnel au foyer
des appareils de concentration lumineuse tels que les phares et
les projecteurs. Mais, si faibles que soient les dimensions de l’arc, il
ne doit pas être considéré comme un point lumineux, et les formes
des surfaces réfringentes et réfléchissantes doivent être appropriées
au genre môme do l’arc et A la disposition de ses radiations
lumineuses. L’arc A courant alternatif, avec ses courbes
d’intensité a peu près symétriques par rapport au plan normal
aux charbons, répond directement aux conditions d’éclairage que
l’on attend d’un feu fixe, visible de tous le points du large (fig. 873).

L’arc A courant continu, dont un des
charbons offre un cratère qui projette
obliquement ses rayons d’intensité
maximu, convient au contraire parfaitement
aux projecteurs.

Il y a d’ailleurs deux manières de
disposer cet arc vis-à-vis du miroir :
la plus simple, et celle à laquelle on
revient maintenant dons la plupart
des cas, consiste A placer les charbons
sur l’axe du miroir (fig. 87V) , en
lui donnant une ouverture suffisante
pour recueillir les rayons les plus intenses.

Pour diminuer d’ailleurs autant que possible l’ouverture
du cône d’ombre que forme le charbon négatif, on donne A co
dernier un moindre diamètre qu’au charbon positif, mais c’est
toujours la région centrale du miroir qui reçoit le moins de luFig.
8*3.PROJECTEURS. 271
mièrc. Pour éviter cet inconvénient, on peut obliquer les charbons

et les disposer comme l’indique la figure 875 : en laissant
entre leurs axes parallèles, un écart transversal convenable, on obtient

un cratère oblique qui peut se trouver normal à l’axe du
miroir et projeter ainsi dans la direction de celui-ci son intensité
maxima.

C’est la solution qui a été adoptée par le colonel Mangin pour
ses projecteurs à miroir réfringent que la Marine a seuls employés
jusqu’à ces dernières années. On peut ôlre ainsi conduit A donner
aux miroirs des ouvertures moindres ou, A diamètre égal, de plus
longues distances focales, et obtenir d’ailleurs un meilleur rendement
en intensité lumineuse, A la condition de maintenir effectivement
les rayons d’intensité maxima dans l’axe du miroir. Dans ce
Fig. 874.Fig. 875.
but on monte le porte-charbon supérieur sur pivot horizontal, afin
de régler au mieux possible la taille des charbons et l’orientation
du cratère (fig. 870). Mais on conçoit qu’il y ait là un inconvénient

pratique qui rende la manoeuvre
de la lampe oblique
plus délicate que celle de la
lampe horizontale, et que, à
moins de la faire surveiller par
un homme très exercé, on n’en
obtienne en moyenne que de —
moins bons résultats. Aussi n’at-on
conservé l’usage de cette

lampe que sur les grands projecteurs des postes de défense
fixe, qu’on peut surveiller avec attention et de près : pour les
projecteurs de bord, qui sont munis le plus souvent d’appareils
de commande A distance, on préfère la lampe horizontale où le
réglage des charbons, qu’il suffit de centrer l’un sur l’autre, peut
être confié au premier venu.

De toutes façons, la lampe, oblique ou horizontale, et son miroir,
qu’on fait maintenant de divers types (parabolique ou réfringent
sphôrîque) sont installés dans une enveloppe cylindrique qui
Fig. 870.Fig. 877.PROJECTEURS. 273
forme le corps du projecteur. Cette enveloppe est double et percée
de trous convenablement disposéspour assurer une circulation d’air
assez active : l’élévation de la température, que le miroir supporte
mal, est en effet l’obstacle principal A l’accroissement de la puissance
lumineuse d’un projecteur de dimensions données. Le
miroir est protégé par un fond qui no le touche pas, et A l’autro
extrémité, le projecteur est fermé par un vantail A charnière fait
de bandes de cristal jointives, plus faciles A remplacer en cas de
bris qu’une glace d’un seul morceau. Le corps du projecteur
repose, par l’intermédiaire do tourillons, sur un support tournant,
et lo faisceau lumineux peut être orienté et pointé A volonté
(« g. 877).

335. Lampes des projecteurs. —- Quel que soit son système
toute lampe de projecteur doit maintenir les extrémités des
charbons dans une position invariable par rapport au miroir. Ce
résultat s’obtient en montant les porte-charbons sur deux vis A
filets inverses de pas respectivement proportionnels A l’usure des
charbons.

Ce mécanisme doit pouvoir se manoeuvrer de deux manières :
non seulement il est conduit par un régulateur automatique en
dérivation aux bornes de la lampe avec ressort antagoniste, mais, en
cas d’avarie, il se manoeuvre A la main ; ces lampes A double commando
portent le nom de lampes mixtes. Elles sont alimentées sous
potentiel constant A 80 volts par l’intermédiaire de résistances qui,
en produisant au. régime normal une chute d’une trentaine de
volls, assurent la stabilité parfaite de l’arc ; ces résistances sont
d’ailleurs nécessaires, dans le cas de lampes aussi puissantes que
celles des projecteurs, pour éviter l’accroissement excessif du débit
en cas do contact des charbons.

336. Lampes obliques. — La maison Sauttcr, qui a conservé
longtemps lo monopole de la construction des projecteurs,
a, jusqu’à ces dernières années, construit uniquement des lampes
inclinées. Dans ces lampes, les axes des charbons, distants l’un de
l’autre de quelques millimètres, font un angle de 70° environ avec
l’axe du miroir (fig. 878). Les deux vis, A filets opposés, A et B, qui
manoeuvrent les écrous porte-charbon, a et b, sont placées dans
le prolongement l’une de l’autre à côté d’une tige cylindrique gy
qui sert de guide aux écrous. Un mécanisme spécial, qui n’est pas
figuré sur le schéma 878, permet de régler à la main la position de
l’arc chaque fois que l’on a remplacé les charbons ; pour achever
ce réglage d’ailleurs, le porte-charbon supérieur est muni d’une

vis et d’une roue striée S à
l’aide desquelles on peut lui
donner de légers déplacements.
On décroise ainsi les
axes des charbons de 3 A 7 "7,,,
suivant leur grosseur.

Une fois ce réglage préala -
ble exécuté, il suffit de faire
tourner les vis dans le sens
convenable pour rapprocher
ou écarter les charbons. Un
volant, calé sur le fût A',
permet de faire cette manoeuvre
A la main, et c’est
ce môme fût que le moteur,
de réglage automatique doit
conduire. Le volant existait
seul sur les lampes A main
construites pour les premiers
projecteurs Mangin ; il se suporposc
au mécanisme automatique
sur les lampes
mixtes.

Pendant longtemps, le mécanisme
de réglage automatique

de la maison Sauttcr, s’est composé d’un encliquetage mené
par un système de relais en dérivation 1) et d : ces relais agissent
pour rapprocher les charbons, tant que la différence de potentiel
reste supérieure A la limite voulue, imposée par un ressort ;•• A cette
fin, l’encliquetagc E se compose d’un barillet c et d’un ressort e que
le levier / applique sur la paroi cylindrique du barillet, lorsqu’il
est appelé par l’armature A du relais moteur D, et qu’il décolle au
contraire de cette paroi lorsqu’il est rappelé par le ressort q* Par
Fig. 878.PROJECTEURS. 275
une suite d’oscillations de l’armature A, on obtient donc la rotation
des vis A et B dans le sens qui produit le rapprochement des charbons.
Le relais D pourrait recevoir, sans autre interrupteur que
celui de sa propre armature, l’action de la différence de potentiel
v qui s’établit aux bornes Lj L, de la lampe. Mais la grandeur des
dimensions, que l’effort à faire exige qu’on lui donne, nuit à sa
sensibilité, et c’est à l’aide d’un second relais de petites dimensions
d qu’on règle la marche. La figure montre que, tant que la différence
de potentiel v dépasse la limite qui correspond A l’équilibre
du ressort r et de l’électro d sur son armature 5, le circuit
de D se ferme et que D, attirant son armature A, fait avancer les
charbons, mais que, aussitôt, le mouvement de A coupant le
circuit de (/, celui-ci lâche son armature 5, coupe le courant de
D et laisse le levier / libre d’obéir à l’action du ressort qt et ainsi
de suite jusqu’à réduction do va la valeur limite. Quelle que
soit donc la position initiale des charbons, ils seront ramenés au
contact par le jeu des relais aussitôt qu’on mettra la lampe en
circuit.

Mais il faut écarter les charbons pour faire jaillir l’arc. Il suffirait
pour cela de dévircr de quelques tours le fût des deux vis.
C’est ce que l’on fera dans le modèle de lampe que nous décrirons
tout A l’heure ; mais la solution adoptée ici consiste à séparer les deux
vis A et B l’une de l’autre et A no les relier que par un manchon
carré G qui, tout en les maintenant solidaires A la rotation, les laisse
glisser lougitudinalemont et s’écarter l’une de l’autre. C’est alors
A un électro monté en série avec les charbons S qu’on assignera
la fonction de rappeler on arrière la vis A et l’écrou at sitôt que
le courant des charbons l’excitera : c’est par l’intermédiaire de
l’armature et du levier p qu’il agira dans ce sens.

Celte lampe pourrait en principe fonctionner en différentielle,
mais les frottements des diverses parties mobiles ne lui laisseraient
qu’une sensibilité tout à fait insuffisante. Aussi l’électro S, très
puissant, maintient-il à bloc la vis A écartée de la vis B d’une
quantité notablement plus faible que la longueur d’arc normal, et
ce n’est que lorsquo les charbons on s’usant se sont écartés A une
distance supérieure A la normale, que l’électro d détermine lo jeu
du relais moteur D.
270 LAMPES ET PROJECTEURS.
C’est là ce qui explique le sifflement qui subsiste pendant quelques
instants après l’allumage d’un projecteur de ce type. Le régulateur
est donc, malgré ses deux électros en dérivation et en
série, un simple régulateur en dérivation qui impose la valeur de v
d’après la tension du ressort r, l’intensité du courant se trouvant
d’autre part imposée par la valeur de V et par celle de la résistance
II, c’est-à-dire par les données de l’alimentation. Il suffit
donc de diminuer R et d’augmenter au besoin la tension du
ressort r pour faire absorber à la lampe plus de watts et lui faire
donner plus de lumens.

Ce système fonctionne bien, mais on lui préfère à juste titre
les nouveaux régulateurs Bréguet ou Sautter, qui mettent en jeu
les efforts antagonistes d’une petite dynamo et d’un ressort. Supposons
que pour rapprocher les charbons nous fassions agir sur le
fût A', directement ou mieux par l’intermédiaire d’engrenages réducteurs
convenables, un petit moteur, excité en série, placé en
dérivation aux bornes L, Lj de la lampe, et que, A l’action de
cette dynamo, nous opposions celle d’un couple de frottement F
appliqué A la jante d’un anneau E (fig. 879). La dynamo, sous,
l’action de la différence appliquée A ses bornes, fera tourner les

vis A et B jusqu A amener
les charbons au contact.
Là, ils y demeureraient,
bien que lo
couple moteur de la dynamo
D tombe subitement
à presque rien,
parce que te frottement
lui-môme s’annule avec
la vitesse ; mais si l’on
rend élastiques les bras

/qui relient l’anneau E A l’arbre A', lo couple P, que transmettent
exactement les ressorts /, subsistera A l’arrôt et l’arbre se trouvera
rappelé en arrière, et les charbons se sépareront. Ce dispositif
dispense donc de faire un joint glissant entre les deux vis
A et B qui, en conséquence, ne forment qu’uno pièce.
Quant A la valeur de la différence de potentiel v que ce système
Fig. 879.PROJECTEURS.277
impose aux bornes do la lampe, elle est réglée, comme dans les
régulateurs précédents, par un interrupteur A ressort de faible
masse que pourra commander Télcctro-inducteur do la dynamo
(fig. 880)  : on remarquera en effet quo les inducteurs de la dynamo
D, excités par le fil en dérivation aux bornes Li L„ prennent une

aimantation directement
fonction do v et rien n’est
plus simple que de leur
faire manoeuvrer l’armature
interruptrico 5 que
le ressort antagoniste r
tend au contraire A maintenir
appliqué sur son
contact.

Tant que la différence
de potentiel v est supérieure
A la valeur voulue,
l’induit du moteur doit
recevoir du courant et
actionner l’arbre A' : l’armature
a, attirée par les
inducteurs qui l’emportent
alors sur le ressort r,
doit donc mettre l’induit
aux bornes L, L/, mais,
sitôt que v descend au
dessous de sa valeur normale,
le moteur doit stopper,

et il suffit pour cela quo l’armature a cédant à l’action de
 ;•, mette l’induit en court circuit (§ 2V2).

Pour soustraire les ressorts aux efforts exagérés que pourrait
leur transmettre le moteur au départ, on relie l’arbre A' A l’anneau
E par un train épicycloïdal, tel que ceux des appareils de
mise en train do certaines machines A vapeur, qui, A extrémité de
course, fait porter l’arbre directement sur l’anneau et joue le rôle
d’un toc d’entraînement. La figure 881 représente ce train qui se
compose 1° du pignon / ;,, claveté sur l’arbre A', qui mène la roue
Fig. 880.
LAMPES ET PROJECTEURS.
pi clavctéc sur un doigt porté par l’anneau E et 2° de la roue A
une dent p, qui est clavetée ir le môme doigt et engrène avec

la croix de malte p, folle sur
A'. Lorsquo la dent uniquo do
la roue p3 vient buter sur le
plein qui remplaco un creux
sur l’un des cinq rayons de pu
l’anneau E se trouve eutralné
directement par l’arbre A' et les
ressorts ont atteint leur maximum
de bande ; c’est alors que
les frolteurs M se trouvent entraînés
dans lo mouvement do
A', et ce sont les mômes frotteurs
qui forment point d’appui
pour lo rappel de l’arbre lorsque
le couple du moteur tombe
à zéro au contact des charbons.
Lorsqu’on veut manoeuvrer la
lampe à la main, il suffit d’agir
sur le volant M: on desserre

alors le collier G et on coupe le circuit du moteur D (fig. 880).

337. Lampes horizontales. — Le mouvement des portecharbons
dans les lampes horizontales est obtenu tantôt à l’aide
de deux vis parallèles à pas opposés qu’on fait tourner par l’intermédiaire
d’un môme train d’engrenages, tantôt par deux
crémaillères que meuvent en sens opposés des pignons de diamètres
convenables. Les premières lampes horizm.iales ont été construites
en Allemagne pour les projecteurs à miroir parabolique de
Schiïckert, puis en France par la maison Bréguet, pour des projecteurs
à miroir parabolique ; enfin la maison Sautter a modifié
le tracé de ses miroirs Mangin pour y adapter des lampes
horizontales dont la manoeuvre courante est plus simple.

I. Lampe Schiïckert. — Les diamètres des charbons sont proportionnés
de façon A égaliser les usures, et les porte-charbon
sont montés sur des chariots mobiles sur rails et munis de crémaillères.
Il suffit d’agir sur la roue E pour faire varier l’écart des charFig.
881.
bons dans un sens ou dans l’autre (fig. 882). L’appareil do commande
de cette roue est un régulatourdiffércntiel, composé de deux électros

l’un S en série avec les
charbons, l’autre d en
dérivation aux bornes
do la lampe, qui agissent
chacun sur leur
armature à une extrémité
d’un fléau / solidaire
de l’essieu 0 de
la roue E ; cet essieu
horizontal est porté sur
des coussinets appartenant
à la boite de la
lampe. Si les charbons
sont trop rapprochés,
c’est l’électro en série
S qui l’emporte, et la
roue, supposée solidaire
de l’essieu, tourne
de l’angle dont bascule
le iléau sur la
gauche et les charbons
s’écartent ( les
axes marqués 0, 0* Oa
sur la figure 882 sont

des coupes du môme essieu faites par trois plans de front différents,
les coupes carrés supposent une liaison directe, la coupe ronde Oâ indique
que le pignon Eet la roue striée, qui en est solidaire, peuvent
tourner par rapport A l’essieu)  ; au contraire, si les charbons sont
écartés, c’est l’électro en dérivation d qui fait basculer le fléau de
son côté et les charbons se. rapprochent. Si l’écart normal des
charbons se trouve compris entre les limites qui correspondent
aux butées du fléau, les deux électros mantiennent en équilibre
stable l’essieu et les charbons ; mais les mouvements limités aux
butées du fléau n’ont qu’une faible amplitude, et il faut ménager
le moven de faire filer les crémaillères à la demande des charFig.
882.' AMPKS ET PROJECTEURS.
bons ; il suffit pour cela de faire tourner le pignon E sur son essieu.
On obtient ce résultat en agissant sur une roue striée solidaire du
pignon K par l’intermédiaire d’une vis tangente tl’ (qui parait dans
deux vues de la figure) portée par des paliers solidaires de l’essieu.
En agissant sur cette vis à la main, on manoeuvrerait directement
les charbons ; pour en obtenir la manoeuvre automatique, il suffit
de la faire conduire par un électro relais D, qui, par l’intermédiaire
de rencliquetage sommairement représenté en e, agisse sur
la roue a rochets y : tant que la différence de potentiel o aux
bornes L, L* de la lampe suffit à l’actionner, c’est-à-diro jusqu’à ce
que les charbons viennent au contact, le relais D fait tourner la vis
/. A ce moment, les électros D et d perdent leur force, et S écarte
les charbons. Cette lampe qui fonctionne bien, donne cependant
de moins bons résultats que les lampes Bréguct et Saulter.

II. Lampe Bréyuel. — Dans les lampes Bréguct, dont les
charbons sont menés par l’intermédiaire des crémaillères A B et
des pignons a b (fig. 883) , le moteur de rapprochement des charbons

est une petite dynamo D, excilée en série et placée en dérivation
aux bornes U Lit L’effort antagoniste est fourni par un
Fig. 883.PROJECTEURS. 281
long ressort spiral qui, enfermé dans lo barillet B, agit dans le
sens qu’indique la flèche / ; lo barillet, armé de dents qui engrènent
avec une crémaillèro portée par la môme tige que la crémailliôre
B, tend donc A écarter les charbons. Le moteur I) et le ressort
f (convenablement réglé) s’équilibreraient sans autre appareil
pour la valour do v voulue. Mais pour augmenter la
sensibilité du régulateur, on ajoute sur le circuit du moteur un
électro d de mise en court circuit (par le fil c c)  du moteur : le
moteur se trouve donc stoppé rigoureusement lorsque la différence
v descend à la valeur qui correspond à l’équilibre entre l’électro
d et le ressort r. Il va de soi que la tension de ce dernier doit
ôtre convenablement réglée,

La figure montre enfin une vis tangente / qu’on peut enclancher
avec la roue du barillet pour manoeuvrer à la main.

III. Lampe Sauttcr. — La maison Sautter construit enfin des
lampes horizontales analogues aux lampes Bréguct ; lo principe
du régulateur est identiquement celui que nous avons décrit pour
la lampe inclinée à moteur et ressort de rappel, lampe qui est
postérieure d’ailleurs A la lampe Bréguet. On remarquera les analogies
de principe des deux régulateurs : la seule différence existe
dans la nature du couple antagoniste de la dynamo quo la lampe
Bréguet emprunte à un ressort A point d’attache fixe et quo la
lampe Sautter demande à un ressort à point d’attache mobile sur
frottement si l’on peut parler ainsi.

308. Miroirs. —Ce que l’on cherche à obtenir d’un projecteu ',
c’est un faisceau de rayons intenses aussi peu divergent et aussi
homogène que possible, tant pour conserver un bon éclairement
A grande distance que pour produire sur un fond sombre un
cercle uniformément clair et aussi nettement découpé que possible
: la demi-clarté d’objets voisins de ceux qu’on vise nuit en effet

a la netteté etc la vision cie
ces derniers, au môme titre
d’ailleurs que les poussières
de l’atmosphère éclairéos
par la gaine yy lIui entoure
le faisceau lumineux central

a et que les rayons visuels ont à traverser (fig. 88V). Un proFig.
831.282 LAMPES ET PROJECTEURS.
jecteur qui fournira un cercle d’éclairago entouré d’une faiblo zone
de pénombre sera en un mot supérieur, A intensité axialo égale,
à celui qui fournirait une tacho estompée sur une plus grande
étendue.

La forme qu’il parait à priori lo plus avantageux do donner à la
surface réfléchissante est alors celle d’un paraboloïde de révolution :
avec une source do lumière réduite A un point qu’on placerait au
foyer d’un réflecteur rigoureusement parabolique, on obtiendrait
un faisceau de rayons parallèles, dont l’homogénéité (égalité de l’intensité
du champ lumineux) dépendrait do la loi de répartition des
intensités lumineuses des divers rayons émis par la source (courbes
d’intensité). Do plus, sur V^xe, l’éclairement serait le môme A toutes
les distances, abstraction faite de l’absorption do l’atmosphère, et

r/« I » .
égala ce qu’il est au sommet du miroir ; e ■•=■ -77-, il serait fonction de

l’intensité lumineuse horizontale de la source punctiforme dans cette

direction ainsi quo do la distance
focale du miroir (fig. 885)  ; lo diamètre
ne réglerait quo la section droite
du faisceau cylindrique réfléchi.

Mais il n’en est nullement ainsi,
pour la raison d’abord que, devant
les distances du foyer aux divers
points du miroir, les dimensions de
l’arc a b ne sont nullement négligeables
et qu’un élément de surface
au point M donne lieu à un pinceau
divergent ab', et cela avec un réflecteur
rigoureusement parabolique.
En second lieu, en admettant qu’on

obtienne une taille parabolique parfaite par des procédés tels que
ceux qu’emploient les maisons Schuckert et Bréguet (1>, on ne peut
songer à laisser l’argenture exposée à l’air et surtout à l’air marin ;
c’est donc la surface postérieure de la glace parabolique que l’on
argenté, et, l’épaiss.ur du verre entrant enjeu, c’est à un miroir
(1) Certaines machines à (ailler les miroirs paraboliques sont fondées sur ce principe
qu’en laissant mobile autour de son sommet O et dans son plan un angle droit AOM uneFi ;;. 8S5.PROJECTEURS. 28:i
réfringent quo l’on a affaire ; uno source réduito A un point géométrique
aussi avantageusement placé que possible donnerait donc

elle-même lieu A un faisceau de rayons
légèrement divergents.

En réalité, un projecteur quel qu’il
soit, en dehors de la conception théorique
précédente, est une source de lumière
divergente, si peu le soit-clle ;
et, ainsi que l’a fait si justement remarquer
M. l’ingénieur des ponts et

chaussées Blondel, on doit le considérer comme une sourco punctiforme
pour les grandes distances où on l’emploie (centaines de
mètres, alors que lo diamètre du miroir est voisin d’un mètre). Les
intensités lumineuses de cette source dans les diverses directions
d’un]] même plan axial peuvent être représentées par une courbe
telle que la courbe 1 (fig. 888) , et la loi de variation de l’éclairement

suivant le carré de la distance ( c = ~ J lui est applicable

commo aux autres sources punctiformes.

Ce qu’il faut chercher A obtenir du projecteur c’est alors une
courbe d’intensité qui se ferme le plus possible en Rallongeant

jusqu à se contondre
avec l’axe ou à son
défaut une courbe
qui se rapproche
molette M guidée par le côté OM maintenue
sur la verticale AM du point où le second côté OA
rencontre une horizontale fixe D, décrit une parabole
OP. On a en effet entre les côtés x, y et
a la relationIl suffit pour obtenir le paraboloïde de révolution
de faire tourner le miroir autour de l’axe
vertical Ojr.On emploie aussi avantageusement, pour obtenir
la trajectoire parabolique de la molette M,
un simple guide convenablement trace.Fig. 887.Fig. S88.Fig. SSO.281 LAMPES ET PROJECTEURS.
mitant que possiblo do la courbo pointilléc I' qui comprendrait
à la limite un arc de cercle et deux rayons voisins. Avec
un tel projecteur les cercles d’éclairage seraient uniformément
clairs chacun dans son étendue, avec une clarté décroissant en raison
inverse de leurs surfaces ou des carrés de leurs distances à la
source.

Que doit-on faire pour cela ? Diminuer d’abord la divergence de
réflexion directe, ce qui conduit : 1° à réduire autant que possible
les dimensions de la source et à employer lo cratère positif de l’arc
continu qui offre lo plus vif éclat ; 2° A augmenter la distance
focale, moyen qui implique l’augmentation du diamètre si l’on
conserve une source dont les rayons d’intensité maxima ont une
ouverture déterminéo (lampe horizontale) ou la diminution d’ouverture
du cône des rayons lumineux les plus intenses (lampe
oblique). Mais on doit corriger aussi, ou atténuer au moins, l’effet
de divergence dû A la réfraction du verre qui protège l’argenture.
Dans ce but, on réduit au minimum compatible avec la solidité,
l’épaisseur du verre ; on arrive ainsi à donner 8ro/Mà des miroirs
de GO c/m de diamètre qui sont alors très fragiles. On pourrait se
proposer d’ailleurs de rechercher, en dehors des surfaces du second
ordre des formes telles que les rayons réfléchis et réfractés
sortissent du miroir dans une direction aussi voisine que possible
de la parallèle à l’axe ; on ne le fait pas, vu les difficultés de taille.

Mais on peut, dans cet ordre d’idées, recourir A l’emploi
de surfaces sphériques convenablement calculées et par la réfraction

à la sphère antérieure corriger
les aberrations de la réflexion sur la
sphère postérieure. C’est là le principe
de l’invention du colonel Mangin. La
figure 889 montre en trait plein le
trajet d’un rayon réfracté, réfléchi et
réfracté, et l’on conçoit quo l’on puisse
obtenir de la sorte avec une ouverture
assez faible un faisceau de rayons sensiblement
parallèles à l’axe du miroir.
Les miroirs construits sur ce principe
donnent des résultats équivaFig.
sso.PIlOJFXTElItS. 28*
lents, sinon supérieurs, à ceux que fournissent les miroirs paraboliques ;
do plus, leur forme mémo leur assuro une solidité
plus grande. Ils résistent sans contredit beaucoup mieux aux vibrations
produites par le tir do l’artillerie que les miroirs mincos ;
par contre ils pèsent plus, et leur emploi obligo A compter sur un
vingtième on plus sur le poids total du projecteur. L’importante
réfraction qui se produit dans le voisinago des bords, où l’ép isseur
atteint VO et 100 n/m suivant les types, produit A la circonférence
du cercle d’éclairage des colorations très vives à très faiblo
distance, mais ces anneaux irisés disparaissent complètement, tant
par absorption atmosphérique que par recomposition des diverses
radiations divergentes, dès les distances de V00 mètres.

La fabrication de ces miroirs atteint un degré de perfection
remarquable L’éclat aux divers points do leur surface est pour

bien dire uniforme, ainsi qu’en témoigne la courbe de la fig. 890.
Les ordonnées de cette courbe représentent les intensités lumineuses
des diverses zones dont les rayons sont portés en abscisses ;
elles ont été relevées par le procédé de MM. Blondel et Iley
sur un projecteur Mangin de 60 c/m (§317).

Les intensités lumineuses axiales que fournissent ces appareils

sont difficiles à apprécier ; les chiffres que l’on trouve dépendent

essentiellement des procédés que l’on emploie pour les relever,

sans compter que le résultat des expériences directes que l’on peut
COLRS D’ÉLECTRICITÉ. — T. M. 19Fig. syo.
•280 LAMPES ET PROJECTEl’US.

faire est considérablement influencé par l’état do l’atmosphère.
Les éclairemcnts théoriques quo l’on obtient avec des miroirs

de types convenablement
proportionnés varient
avec les diamètres selon
la loi que définit la courbe
de la figure 891. Les ordonnées
do cette courbe
représentent les éclairemcnts
théoriques en lux
à 1.000 mètres sur la section
droite du faisceau
lumineux. Comme on le
voit, l’éclairement croit
rapidement avec le diamètre
du projecteur.

339. Divers types
de projecteurs ; dispositions
accessoires.
— Les projecteurs que
la marine emploie (miroirs

paraboliques ou miroirs Mangin) sont de diverses grandeurs
qui se définissent par le diamètre de leurs miroirs : celui-ci varie de
30 c/.n à lm50. Les projecteurs de 30 C/M et de V0 c/m sont réservés aux
embarcations et aux avisos ; ceux de 90 c/m et de lm50 s’emploient
uniquement à terre dans les postes de défense fixe. Le type des
grands navires est celui de GO c/m que Ton fait fonctionner ad libitum
à V5,65 ou 75 ampères.

On installe ces projecteurs soit en feux élevés, à des hauteurs de
10 à 20 mètres, pour éclairer un but quelconque et servir au tir de
l’artillerie, soit en feux rasants, à 5 et G mètres au-dessus de la
flottaison, pour déceler les torpilleurs daus les attaques de nuit.
Dans ce dernier cas, on les munit de glaces divergentes destinées
à épanouir au besoin horizontalement le faisceau lumineux.

Le socle du projecteur est tantôt fixé à la plateforme sur laquelle
il repose, tantôt muni de galets qui permettent de le déplacer. Les
projecteurs de sabords sont montés sur rails fixés au pont ou sous
Fig. 891.
l’IlOJKCTKl’llS. -m

barrols ; les appareils destinés à les déplacer, pour les porter au dehors
du bâtiment ou pour les faire rentrer, comportent une mauoeuvre
à la main et une manoeuvre électrique.

Knfîn, qu’il soit fixe ou mobile, lo projecteur reçoit lo plus souvent
une commande électrique pour lo pointer à distance dans la
direction que l’on désire. C’est un fait bien connu que la vision des
objets éclairés par un faisceau lumineux dans la nuit est d’autant
plus nette que l’observateur s’éloigne davantage du faisceau brillant.
Les rayons réfléchis par les objets fixés ont en effet, pour gagner
l’oeil de l’observateur, à traverser une épaisseur d’atmosphène
éclairée d’autant plus considérable que l’observateur est lui-même
plus rapproché du projecteur. Il y a donc tout avantage à séparer
le poste d’observation de celui qu’occupe le projecteur et, pour
éviter les transmissions d’ordres, à munir le projecteur d’appareils
do commande à distance. On évite d’ailleurs ainsi do laisser des
servants au voisinage du projecteur, qui manifestement ne peut
être protégé.

Ces appareils de commande doivent permettre d’obtenir deux
mouvements : un pointage en hauteur ou oscillation sur des tourillons
horizontaux, qu’il convient en général de limiter à un certain
nombre de degrés en produisant l’arrêt automatique aux extrémités
de course, et un pointage en direction ou rotation du projecteur
autour de l’axe vertical. Ces deux mouvements doivent
rester entièrement indépendants l’un de l’autre ; on les obtient en
général à l’aide de deux moteurs électriques (fig. 892) dont l’un fait
tourner la vis tangente à la roue striée II par exemple et Taure la
vis tangente à la roue striée D. Le premier fait monter ou descendre
le fourreau écrou h qui meut le projecteur autour de ses tourillons
par l’intermédiaire de biellettes et de leviers coudés représentés en
// et b ; la seconde entraîne la plaque mobile P sur ses galets g, par
l’intermédiaire des pignons et roues d{ et d,. Les galets g sont portés
par une couronne circulaire e, couronne qui est guidée par
d’autres galets à aves verticaux. L’écrou /* porte un doigt K qui,
aux extrémités de sa course verticale, manoeuvre l’un ou l’autre des
leviers de mise en court circuit du moteur : les ressorts r maintiennent
normalement ces leviers en contact avec les plots a et b,
mais, dès que l’un d’eux est appliqué sur l’un des plots ce, l’arrêt se
288
LAMPES ET PROJECTEURS.

produit aussitôt. Les vis tangentes aux roues striées 11 et D sont

commandées par les deux induits
de pointage en hauteur
II et de pointage en direction
D par l’intermédiaire des pignons
et roues qui sont représentés
schématiquement sur
la figure par leurs cercles primitifs.
On obtient do la sorte
un très grand rapport d’engrenages
qui permet de faire
tourner les dynamos à grande
vitesse et assure une précision
suffisante A la commande
du projecteur : un tour entier
de chaque induit correspond
en effet A une faible variation
de la direction du faisceau
lumineux, et de plus, la transmission
s’oppose A tout mouvement
du projecteur sous
l’action des forces d’inertie au
roulis.

Nous verrons au chapitre I
de la Huitième Partie quels
sont les procédés employés
pour faire varier l’allure des
moteurs des deux pointages,
ainsi que pour les mettre en
marche et lesstopper A volonté.
Fig. 892.Septieme partie
SYSTÈMES DE DISTRIBUTION ; CANALISATIONS.

CHAPITRE PREMIER.
Systèmes « le « llslWlmtioit.

340. Remarques générales. — Nous avons A étudier maintenant
les moyens de distribuer l’énergie électrique aux divers
récepteurs dont nous connaissons la construction et le fonctionnement.
Chacun d’eux, lampe ou moteur, doit en général fournir un
régime normal qui correspond directement à l’absorption d’un
courant d’intensité déterminée. Tout mode de distribution de l’énergie
électrique doit donc être susceptible d’assurer d’abord la
constance de l’intensité du courant qu’il fournit à chaque récepteur.
Mais il faut aussi que l’on puisse faire varier selon le besoin
la valeur de cette intensité constante, et cela, autant que possible,
sans entraîner de variation sensible dans le fonctionnement des
récepteurs voisins ; il faut au moins dans tous les cas que l’arrêt
d’un des récepteurs, c’est-à-dire la suppression du courant qu’il recevait
en marche, ne détermine ni accroissement ni diminution du
courant dans les autres lampes ou moteurs. La seconde condition à
laquelle doit satisfaire en général un système de distribution est
de ménager Y indépendance des divers récepteurs qu’il alimente.

A un autre point de vue, la canalisation, qui est le véhicule de
l’énergie entre la station génératrice et les récepteurs qui l’utilisent,
en consomme nécessairement une partie par effet Joule. De là une
perte, qu’on désigne sous le nom de perte en ligne, qui a pour expression
ri' 2 [r désignant la résistance de la ligue et I l’intensité efficace
du courant continu ou alternatif) et qui prend d’autant plus
d’importance que la distance du récepteur A la source est plus con-

sidérable. Il convient de limiter la valeur de cetto perte à uno fraction
convenable a do la puissance totale mise en jeu W, afin de
ménager un bon rendement. On est conduit ainsi, pour diminuer
la résistance de la ligne A B A, b\ (fig. 893) , adonner aux conducteurs

une assez lorte section
S, en les faisant d’un métal
de bonne conductibilité y
Alors intervient la considération
du prix de revient de
la première installation, dont

l’amortissement s’ajoute à la dépense journalière résultant de la
perte a W, et il faut établir un partage qui rende la somme assez
voisine do son minimum. Mais nous remarquerons que, toutes
choses égales d’ailleurs, il y a un avantage considérable à porter
le potentiel A la plus grande valeur compatible avec les conditions
de sécurité et de bonne isolation quo l’on doit s’imposer. On
a en effet, en se donnant une certaine valeur de a,

E et I désignant les forces électromotrice et intensité efficaces ou
constantes et ? la différence de phase, dont le cosinus doit être remplacé
par 1 s’il s’agit do courants continus. En désignant par / la
longueur totale de la ligne AB -+- A, B,, en remplaçant dans l’équation
(1) r par sa valeur ^- et I2 par sa valeur tirée de (2) , on
trouve

La section de la ligne varie donc A l’inverse du carré de la force
électromotrice de la génératrice ; plus ladistance A laquelle on transporte
l’énergie devient grande, plus il convient d’élever le potentiel.
On ne dépasse guère 1 kilomètre avec les potentiels de 100 à
120 volts. On atteint 500 volts sur les lignes de tramways de
quelques kilomètres. Avec les grandes distances les très hauts potentiels
s’imposent. On recourt alors A l’emploi de transformateurs
qui permettent d’utiliser sous faible tension l’énergie que la ligne
de grande longueur transporte A haut potentiel, et comme la
Fig. 893.
transformation du courant alternatif so fait A l’aido d’appareils
d’une extrômo simplicité, on préfère alors l’emploi du courant
alternatif au courant continu. Si l’éclairage est le seul but de l’installation
électrique, on se contente du courant alternatif simplo ;
on en vient aux courants polyphasés, si la canalisation doit alimenter
des moteurs.

L’ensomblo do la canalisation comprend trois parties principales
: les génératrices, la ligno et les circuits d’utilisation avec les
récepteurs divers. Ces récoptours peuvent être montés on série, en
dérivation, ou partie en série et partie en dérivation. On distinguo
donc trois modes types de groupement : lo groupement ou distribution
en série, la distribution en dérivation et le système mixte.
Chacun a ses avantages et ses raisons d’être : le système de distribution
en dérivation s’impose A peu près, dès qu’on veut ménager
l’indépendance des divers récepteurs.

341. Distribution en série. '•— Bans lo cas particulier où tous,
les récepteurs A alimenter, des lampes identiques par exemple, doivent
admettre exactement un courant de mémo intensité, on peut
les monter en série et les alimenter effectivement par un courant
unique. Le courant de la ligne se trouve alors réduit à son minimum,
et, avec lui, la section du conducteur. La génératrice doit
fournir dans ce cas une force électromotrice égale à la somme
des différences de potentiel aux bornes des diverses lampes augmentée

do la perte en volts
dans la ligne et dans la source
(nous supposons le courant
continu). La distribution se
fait alors sous la plus forte
tension possible avec les récepteurs

utilisés, et ce système est évidemment avantageux au point
de vue de l’économie de cuivre.

Pour maintenir le courant A sa valeur normale, on peut employer
une dynamo à intensité constante dont le voltage varie automatiquement
d’après le nombre de lampes en circuit, ou encore
une dynamo à potentiel constant, A la condition de ne pas faire
varier le nombre des lampes et môme d’introduire en circuit une
résistance équivalente A la place d’une lampe qui viendrait à se
Flfi. 89i.292 SYSTEMES DE DISTRIBUTION ; CANALISATIONS.
détériorer. Dans l’un comme dans l’autre cas d’ailleurs, les lampes
doivent être shuntécs, et la mise en circuit de la lampe consiste à
couper le shunt ; ce shunt, sans résistance si la génératrice est
autorégulatrice d’intensité, a précisément la môme résistance que
la lampe si la distribution se fait sous potentiel constant. Le second
système, qu’on n’emploie guère, ne ménagerait la liberté d’éteindre
les lampes que sous la condition de perdre dans leurs
shunts autant d’énergie qu’en absorberaient les lampes ellesmêmes
en fonctionnant.

342. Distribution en dérivation. — Lorsque les récepteurs à
alimenter ne sont plus identiques, ou môme lorsque, comme des
moteurs, ils doivent admettre des courants variables selon le besoin,
le groupement en série ne peut plus convenir ; on monte
alors chaque récepteur sur un conducteur spécial qu’on relie aux
bornes de la ligne et qu’on munit des interrupteurs et appareils
de manoeuvre nécessaires. Pour obtenir dans ces conditions une
intensité constante dans la branche qui alimente un récepteur
affecté à un certain travail, on maintient invariable le potentiel
aux extrémités de cette branche, et l’on fait de même pour toutes.
L’alimentation se fait en un mot sous potentiel constant et la canalisation
comprend un ensemble de branches dérivées mises en
quantité sur la ligne (fig. 895 et 896). Pour faire varier à volonté

I intensité du courant dans chaque
récepteur, on fait varier la résistance
de la branche qui lui correspond,
ou l’on recourt à l’emploi de
l’un quelconque des moyens indiqués
aux SS 2H et suivants (t. I).

L’indépendance complète des divers récepteurs est alors obtenue ;
car, sous certaines conditions du moins, on peut faire varier A
volonté l’intensité du courant dans telle ou telle branche et couper
même le courant dans cette branche pour arrêter le fonctionnement
du récepteur qu’elle alimente, sans déterminer de variation
importante de la différence de potentiel aux bornes B, et B,.

Mais pour qu’il en soit réellement ainsi, c’cst-A-dire pour qu’une
forte et rapide variation du débit dans une branche n’entraîne
point de variation sensible de la différence de potentiel ni, par
Fig. 89à.SYSTÈMES DE DISTRIBUTION. 293
suite, du courant dans les branches voisines, il faut que l’enroulement
d’excitation compound des dynamos soit convenablement
déterminé (§ 210) et que les moteurs des dynamo ? soient munis
de régulateurs de vitesse sensibleset prompts ; il faut en effet
d’une part, que l’excitation compense les variations de la réaction
d’induit liées aux variations de débit, et d’autre part, que le
couple moteur de la machine qui conduit la dynamo suive les variations
du couple résistant liées aux variations du débit. Avec
de bons régulateurs, on peut supprimer subitement le courant
dans un récepteur qui absorbe jusqu’au cinquième du débit total,
sans produire de perturbation dans lo régime des récepteurs voisins.
11 importe au môme point de vue d’éviter A tout prix la production
d’un court circuit direct sur aucune des branches : avec
les lampes A incandescence, point de précautions particulières ;
mais dans le cas au contraire où le récepteur est un arc puissant,
tel que ceux des projecteurs dont les charbons au contact peuvent
réduire A presque rien la résistance, il faut donner au conducteur
entre barres B, B2 une résistance R assez considérable (§ 331).
De môme avec un moteur, on a besoin d’un rhéostat p (fig. 896) dont

la résistance totale s ajoute à celle
de la branche, au cas où le moteur
stoppé ne donne point de force
contre électromotrice ; en empêchant
ainsi toute élévation excessive
de l’intensité du courant dans
la branche, ces résistances protègent
à la fois leurs récepteurs respectifs
et les génératrices ellesmêmes.


Au lieu de recourir à l’emploi d’enroulements compounds sur les
inducteurs des dynamos, comme on le fait à bord des navires,
on se contente souvent de l’excitation indépendante ou en simple
dérivation. L’avantage de ce système simplifie l&s appareils de
mise en quantité des dynamos génératrices sur les barres 1 !, Il, de
la canalisation (§225, t. I et t. II huitième partie) , mois il faut alors
surveiller au voltmètre la différence de potentiel aux barres communes
aux divers récepteurs et manoeuvrer, pour la maintenir
Fig. 59(5.294 SYSTÈMES DE DISTRIBUTION ; CANALISATIONS.
constante, les rhéostats de champ des génératrices. C’est la solution
que l’on adopte le plus souvent dans les distributions importantes à
terre, lorsque surtout les récepteurs, parleurnaturc, leur nombre et
leurs dispositions, offrent une assez grande régularité moyenne de
fonctionnement, et où d’ailleurs la surveillance à l’usine génératrice
est facile : il va de soi que les voltmètres sur lesquels on se guide
doivent avoir leurs fils greffés aux bornes mêmes des tableaux de
distribution Bi B„ souvent éloignés de l’usine ; sinon, pour tenir
compte de l’effet Joule dans la ligne, il faut observer en même
temps les valeurs du courant lui-même et maintenir aux barres
du tableau de l’usine une différence de potentiel d’autant plus
élevée que le courant prend une intensité plus jrande.

Nous avons implicitement supposé jusqu’ici que les diverses
branches avaient leurs origines effectivement rassemblées aux
mômes points B, B, ou, du moins, prises à deux mêmes barres suffisamment
grosses et courtes pour que le passage du courant n’y
puisse produire des chutes de potentiel sensibles. Mais lorsque les
récepteurs sont disséminés sur une grande étendue, il peut y avoir
avantage à greffer leurs circuits d’alimentation propres en des points ;
espacés les uns des autres sur la canalisation principale (fig. 897) 
entre lesquels il se produit nécessairement des chutes de potentiel
variables avec les débits. Il faut alors de deux choses l’une : ou

donner aux conducteurs entre
points d’attache des branches
successives des sections
considérables, ou répartir en
groupes convenables les divers
récepteurs et les alimenter
par des conducteurs spéciaux.

La première solution s’impose à peu près lorsque les
récepteurs sont répartis en longueur dans une même direction,
comme il arrive à peu près à bord d’un navire pour un même entrepont.
La seconde est à préférer tout naturellement lorsque les
récepteurs se distribuent un peu dans toutes les directions ou se
séparent en lignes parallèles, commo les récepteurs cette fois des
divers entreponts d’un navire.
On partage alors les récepteurs en groupes analogues par exemple.
897.SYSTÈMES DE DISTRIBUTION. 29b
pie aux groupes A et D de la figure 898, et on les alimente par des
conducteurs tels que a et d greffés aux bornes B+ et B_ de la source
ou d’un tableau intermédiaire. Mais rien n’oblige à maintenir séparées

les barres de même signe
des groupes A et D, et l’on peut
effectivement les réunir comme
l’indiquent les traits pointillés
b+ et b_. La canalisation comporte
alors deux conducteurs
principaux de distribution proprement
dite, le conducteur
positif (trait noir) et le négatif
(trait clair) , reliés par des
câbles d’alimentation qu’on

appelle feeders (nourrisscurs) , tels que a et d, aux pôles B+et B_ de
la source S directement ou aux extrémités d’une ligne de transmission.
Entre ces conducteurs de distribution sont greffés les divers
récepteurs fixes ou mobiles, des lampes et des moteurs fixes ou

des moteurs dappareils
mobiles, tels que ponts
roulants ou tramways,
qui se déplacent le long
de ces conducteurs et leur
empruntent leur courant
par l’intermédiaire de
frotteurs ou de trolleys
(fig. 899).

On ajoute souvent sur
les feeders des rhéostats
aile l’on manoeuvre suivant

le besoin.

343. Montago en boucle. — En nous reportant à la figure
898 nous remarquerons que l’on pourrait simplifier le tracé des
câbles : on peut supprimer par exemple le fil positif a et le fil négatif
du feeder d. On obtient ainsi le montage en boucle (fig. 900) 
que l’on emploie quelquefois, notamment lorsque les lampes sont
reparties en courbe fermée. Cette disposition offre l’avantage d’éFig.
898.Fig. 899.290 SYSTÈMES DE DISTRIBUTION ; CANALISATIONS.
galiser la perte de charge pour chaque lampe, perte qui dépend
toujours du débit et varie avec le nombre de lampes allumées.

On remarquera d ailleurs que cette
combinaison conduit à l’accroissement
de la longueur totale des conducteurs
lorsque les lampes sont placées en ligne
droite (fig. 901)  ; avec la distribution en
dérivation directe, les câbles prendraient
en effet le développement que définit la
figure 902.

344. Inconvénients des systèmes de distribution en
dérivation simple ; systèmes mixtes. — L’inconvénient principal
des systèmes de distribution en dérivation simple vieqt
précisément de ce fait que, en mettant en quantité les intensités
nécessaires à tous les récepteurs, les sections de cuivre croissent
en proportion, et que l’on ne peut élever la tension de la distribution
qu’en élevant le potentiel normal des récepteurs. Pour
les moteurs, il n’y a, il est vrai, de limite A l’accroissement du potentiel
que la sécurité et le bon isolement ; c’est ainsi que l’on règle
souvent à 500 volts la tension d’alimentation des moteurs de
tramways. Mais pour les lampes A incandescence, on est vite arrêté
dans la voie de l’élévation du potentiel par la considération de la
solidité du filament dont la ténuité augmente, pour une intensité
lumineuse déterminée, avec le potentiel : pour des lampes d’intensité
lumineuse ordinaire, il convient de ne pas dépasser 130 volts,
ainsi que nous l’avons vu au § 32: ?. Quant aux lampes A arc, il
faut de 40 A 50 volts aux charbons, ce qui conduit A admettre
70 à 80 volts aux bornes extrêmes de la branche qui alimente la
lampe (§ 331). On se trouve donc dans la nécessité d’adopter, dans
ce dernier cas au moins, un voltage très bas. Une telle solution
n’est acceptable qu’avec de faibles distances.
Fig. 900.Fig. 901.Fig. 902.SYSTÈMES DE DISTRIBUTION. 207
Mais il est un moyen simple détourner la difficulté, dans certains
cas au moins : on peut en effet monter en série plusieurs lampes
identiques et relier les chapelets ainsi formés, comme on ferait
d’un récepteur unique, aux barres d’une canalisation à potentiel
constant : on ne règle plus alors le r>otcntiel de la distribution que
d’après des considérations de commodité ou de sécurité. L’inconvénient
est de rendre solidaires les unes des autres les lampes du
même chapelet, mais il suflt que ces lampes soient celles d’un

même local, pour que 1 inconvénient cesse
d’être grave. On monte fréquemment les
lampes à arc par groupes de deux, et,
avec la chute moyenne de volts qui assure
le bon fonctionnement des régulateurs, on
gagne le voltage de 120 volts. La section de
cuivre des conducteurs principaux varie
ainsi en raison inverse du nombre des récepteurs
que l’on met en série, la tension
de la distribution croissant d’ailleurs proportionnellement
A ce nombre.

Dans la combinaison précédente, les lampes d’une môme branche
se trouvent en dépendance mutuelle : si l’une se brise l’autre
s’éteint, si l’une se trouve mise en court circuit par une raison
quelconque, l’autre, recevant une trop forte différence de potentiel,
brûle. Mais on peut joindre ensemble par des fils d’équilibre les
points de môme potentiel sur les diverses branches (fig. 904). On

rend ainsi aux diverses lampes
une certaine indépendance
: si par exemple la
lampe a est détruite, la
lampe b continue A recevoir
du courant par les deux
tronçons adiacents du lil

d’équilibre. Cet accroissement d’indépendance se paye, comme on
le voit, par une augmentation du poids de cuivre.

On emploie souvent la distribution à trois fils (fig. 905) avec deux
dynamos égales accouplées en série. Le fil d’équilibre ou fil zéro
est relié au pôle commun des dynamos. Les récepteurs sont réparFlg.
903.Fig. 001.298 SYSTEMES DE DISTRIBUTION ; CANALISATIONS.
tis en/leux groupes égaux A et B. Si tous fonctionnent, le fil d’équilibre
ne porte aucun courant ; il en est de môme, si le nombre des
lampes en marche est le même sur le pont A, et sur le pont B.

Ce fil ne sert donc qu’à compenser les inégalités de débit entre
les deux ponts. On lui donne en général une section égale à celle
de chacun des fils positif et négatif. L’économie de cuivre est ainsi
de 25 % sur la quantité qui entrerait dans une double canalisation
en dérivation simple avec les mômes dynamos et les mêmes lampes
(fig. 905). En réalité d’ailleurs on double de cette fa« ;on le potentiel
de la distribution.

345. Distribution par l’intermédiaire d’accumulateurs.
—L’emploi desaccumulateursconimcauviliaires des dynamos d’une
usine électrique permet, ainsi que nous l’avons vu dans la Vmo partic,
de régulariser le débit des dynamos malgré les variations d’intensité
du courant qu’on demande à l’usine nu cours d’une journée.
Les accumulateurs s’utilisent dans ces conditions aussi bien
avec le système de distribution à trois fils qu’avec le système de
distribution en simple dérivation. Nous n’avons pas A revenir sur
les précautions A prendre pour régler le potentiel aux bornes
de la batterie lors de la charge et pendant la décharge.

Mais les accumulateurs se prêtent ù une combinaison qui permet
de réaliser l’alimentation en série, avantageuse par l’élévation
du potentiel, tout en conservant le montage en dérivation des
divers récepteurs et en leur laissunt leur indépendance (lig. 90G).
On divise les récepteurs en plusieurs groupes, dans chaque groupe
on les monte en dérivation aux bornes d’une batterie et l’on monte
en tension toutes les batteries pour les charger. Chaque poste d’alimentation
d’un groupe possède un rhéostat et une paire de batteries
égales qui peuvent se servir de rechange. Aux heures de
Fig. 905.Fig. 905 bis.
forte consommation, on peut mettre deux batteries en service. Le
schéma suppose qu’au poste A les deux batteries débitent et que

le courant d’alimentation de la batterie 2 du poste B passe par le
rhéostat p du poste A : la résistance de ce rhéostat est alors la
plus faible possible ; au poste B la seule batterie 1 est en service
A la décharge pendant que l’usine S charge la batterie 2.

346. Distribution par transformateurs. — Lorsque la
distance qui sépare les récepteurs de l’usine génératrice est très
grande, il devient nécessaire d’élever le voltage de la transmission
à des valeurs qu’il est impossible d’admettre pour les récepteurs,
tant à cause des exigences mômes de leur fonctionnement
que du danger qu’il y aurait à les toucher. On fait usage alors

de transformateurs qui
donnent aux secondaires
des forces électromotrices
de 100 A 200 volts, alors
que le potentiel de la
distribution peut atteindre
1000 et 2000 et môme
20.000 et 30.000 volts.

On peut adopter le montage
en série (fig. 907) et
maintenir constante la
Fig. 90C.Fig. 907.
valeur de l’intensité ; mais on préfère le plus souvent la disposition
en quantité qui laisse aux récepteurs toute leur indépendance

(fig. 908). La distribution
se fait alors sous
potentiel constant.

Toutes les dispositions
indiquées aux paragraphes
précédents
peuvent s’appliquer au
cas de l’emploi des
transformateurs, qui
sur la ligne primaire
ne sont que des récepteurs
ordinaires et qui

constituent, chacun par son enroulement secondaire, autant de
centres de distribution.

Dans le cas où la source d’énergie est écartée de plusieurs kilomètres
du centre principal de consommation de cette énergie (utilisation
d’un chute d’eau à l’éclairage d’une ville par exemple) , on peut
faire une double transformation (lig. 909). La ligne de transport
d’énergie proprement-dite alimente à 20 ou 30.000 volts un groupe
de transformateurs placés au poste central T et de ce dernier partent
les lignes secondaires qui vont alimenter à 2.000 volts par
exemple les transformateurs des postes de second ordre : ce sont
ces derniers qui alimentent alors les réseaux de distribution proprement
dits. On peut d’ailleurs employer trois fils dans les réseaux
de basse tension ; il suffit de relier en série, comme l’indique

le schéma, les secondaires des deux transformateurs tt et tt et
de joindre au pôle commun le fil d’équilibre.
Fig. 908.Fig. 909.
Si l’on veut maintenir bien constante la force électromotrice secondaire
et compenser l’effet des variations de résistance du réseau
des récepteurs, on peut ajouter sur les feeders des transformateurs
régularisatcurs dont on fait varier suivant le besoin la
force magnéto-motrice primaire. Le schéma montre la disposition
de principe de ces rôgularisateurs, qui est la même que celle des
survolteurs que l’on emploie parfois à la charge des accumulateurs
(fig. 910). Mais étant donné qu’il y a toujours avantage au point
de vue du rendement à faire fonctionner un transformateur à
pleine charge, tout aussi bien qu’une dynamo d’ailleurs, on
préfère mettre en quantité plusieurs transformateurs sur chaque
feeder et sur chaque réseau de récepteurs et proportionner à toute
heure, leur nombre, à la demande de puissance des abonnés du
réseau.

Pour régler l’éclat des lampes dans un réseau de lumière, on intercale
souvent, sur le secondaire du transformateur, un rhéostat

de self-induction (fig. 911) qui joue, plus avantageusement d’ailleurs,
le rôle du rhéostat de résistance qu’on emploie parfois avec le

courant continu.

Nous avons implicitement
supposé dans tout ce qui
précède qu’il s’agissait de
courant alternatif. Les mômes
transformations peuvent
se réaliser pour le courant
continu avec des transformateurs

rotatifs. Les schémas sont les mômes, il suffit de rcmCOltlS
D’ÉLECTMClîÉ. — T. II. 20Fig. UIO.Fig. 911.Fig. 912.:î02SYSTÈMES DE DISTRIBUTION ; CANALISATIONS.
placer le signe du transformateur alternatif par celui du transformateur
rotatif.

Si l’on emploie par exemple le système de distribution à trois fils
sur les réseaux à basse tension, on joindra les induits secondaires
des deux transformateurs comme l’indique la figure 912.

347. Distribution par courants polyphasés. — Le but principal
de l’emploi de plusieurs courants de phases différentes, dans
les cas où la forme alternative doit recevoir la préférence, est la production
des champs tournants dans les moteurs ; mais, en outre, la
décomposition du courant unique en ondulations polyphasées permet
dans certains cas de réaliser, ainsi que nous le verrons (§ 3i8) ,
une économie notable sur le poids de cuivre des canalisations, le
courant triphasé est d’ailleurs celui qui convient le mieux à ce
double point de vue.

Le montage des enroulements de transformateurs ou de moteurs
se fait alors en étoile ou en triangle (fig. 913)  ; les deux dispositions
sont équivalentes. Si l’on veut alimenter des lampes, il faut employer
des lampes à trois filaments ou bien s’astreindre aies répartir
également sur les trois conducteurs.

Le plus souvent, on les sépare des circuits des moteurs, afin de
les mettre à l’abri des variations de voltage que peuvent entraîner
les variations de débit liées aux changements d’allure des moteurs.
Les ell’ets de l’à-coup produit par la mise en marche d’un moteur

dépendent d’ailleurs de la puissance de ce dernier par rapport
à la puissance en jeu sur le réseau auquel il appartient ; il
importe que cette puissance soit relativement assez faible.
Fig. 913.SYSTÈMES DE DISTRIBUTION. :J03
Pour se dispenser de maintenir l’égalité rigoureuse entre les
nombres de lampes allumées sur chaque fil, on emploie quelquefois
le montage en étoile avec un quatrième fil (§ 95, t. I) , ou bien
encore on a recours aux courants diphasés, en compensant les inégalités
par la manoeuvre de rhéostats sur les deux ponts ; on donne
alors aux deux phases un fil commun, comme l’indique la figure

91V ; l’irrégularité qui résulte du principe môme de cette disposition
n’a pas une très grande importance, ainsi que nous l’avons
établi au § 98 du tome I. Mais, ainsi quo nous allons le voir, une
telle combinaison conduit à des poids do cuivre fort peu avantageux.


348. Poids de cuivre des lignes. — Nous avons dit au paragraphe
précédent que la décomposition d’un courant de transmission
d’énergie en ondulations polyphasées était susceptible de
procurer une économie notable sur le poids do cuivre de la ligne :
il importe de préciser les conditions de la comparaison.

Considérons d’abord une ligne à deux fils simples (fig. 915) de

trajet déterminé, do section
s, dans laquelle un
courant alternatif simple
d’intensité efficace I met
en jeu une puissance VI
cos 9 sous potentiel efficace
V aux bornes AB : la puisFig.
911.Fig. 915.301 SYSTÈMES DE DISTRIBUTION ; CANALISATIONS,
sance recueillie en ab, aux bornes des récepteurs, est

la quantité de puissance qui se perd par effet Joule dans la ligne
de longueur totale 2 / ayant pour valeur

Si l’on décomposait cette ligne en n lignes partielles identiques
entre elles (fig. 915 bis) , sans faire varier la section totale s

du cuivre, et qu’on appliquât
aux bornes 0,
A,, Oâ A2… 0n An des
différences de potentiel
efficaces V concordantes,
on obtiendrait un
système qui, absolument
équivalent au premier,

serait parcouru dans chacune de ses parties par un courant —■. et
dans lequel la perte en ligne totale aurait pour valeur

pour une môme puissance

car la différence de phase ? resterait la môme dans chaque ligne,
vu que les flux seraient les mômes que dans le premier cas et, avec
eux, les forces contre électromotrices d’induction (dues ici à l’induction
mutuelle aussi bien qu’à la selfinduction) , dans l’hypothèse
toutefois où les lignes partielles seraient assez voisines pour pouvoir
être considérées comme coïncidentes.

Supposons maintenant qu’au lieu de conserver en concordance
les n courants, nous établissions entre eux une suite de différences de
phases égales: leur somme devient, à un instant quelconque, nulle ;
nous pouvons supprimer une moitié des fils, à la condition de
Fig. 915 bis.SYSTÈMES DE DISTRIBUTION. 303
monter en étoile les enroulements générateurs et récepteurs, et,
du coup, nous réduisons do moitié le poids de la ligne et la perte,
c’est-à-dire que nous réalisons, à perte égale, une économie de
cuivre de 75^4. Etcette économie est bien réelle, car en détruisant
la concordance des flux partiels, nous ne pouvons que diminuer
les réactions d’induction et qu’augmenter par suite le facteur de
puissance cos ?.

Mais, enjoignant en un point commun les extrémités 0,0*.. On des
enroulements générateurs, et en faisant de même pour les enroulements
récepteurs, nous augmentons en réalité le potentiel de la
distribution. Représentons les enroulements générateurs, en leur
donnant convcntionnellement des décalages angulaires qui correspondent
aux différences de phases que présentent entre eux les courants
qui les parcourent : faisons la figure pour le cas de n = 1,
n = 2, n = 3, n = 4.

Il saute aux yeux que, dans le cas de n = 2 (fig. 917) et dans
celui de n = \ (fig. 919) notamment, le potentiel est doublé de ce
qu’il était dans lo premier cas (fig. 91G)  ; car c’est maintenant la
différence entre les extrémités A, et Aj qui définit le potentiel de
la distribution dans la combinaison 917 et la différence entre A
et A3 ou Ai et A » dans la dernière figure : or, les potentiels instantanés
correspondent aux projections de vecteurs qu’on peut confondre
avec les rayons représentatifs des enroulements OA. Nous ne
devons donc pas nous étonner de réaliser dans ces cas un bénéfice
de 75 % sur le cuivre, puisque nous avons effectivement doublé te
potentiel et que nous savons que le poids do cuivre d’une ligne, à
pertes égales, varie en raison inverse du carré du potentiel (§3V0)  :
c’est la mesure exacte de l’économie réalisée dans le casdela figure
917, car, une fois supprimés les fils centraux, cette figure se rcFig.
910.Fig. 917.Fig. 918.lig. 919.
trouvo du type exact de la première. La figuro 919 correspond,
après suppression des fils centraux, à la ligne biphasée avec point
commun au centre des enroulements, combinaison qu’on désigno
plus exactement sous le nom de quadriphaséo, et il ressort do cette
comparaison que la ligne quadriphaséo n’offre, au point do vue qui
nous occupe, aucun avantago sur la ligno alternative simple

Mais passons au cas do la ligne triphasée (fig. 918)  : en réduisant
à moitié lo poids do cuivre et la perte, nous n’augmentons
ici la différence de potentiel entre bornes A, A* A3 que dans lo rapport
du côté du triangle équilatéral Ai A* au rayon OA, (fig. 920).
La différence do potentiel entroles extrémités Ai et Aj par exemple,
qui est égale à tout moment à la somme du potentiel aux bornes
do l’enroulement OA( et du potentiel aux bornes do OA2 pris en
signe contraire, a en effet pour vecteur représentatif do sa valeur
efficace la diagonale du parallélogramme construit sur OAt et

OAj, diagonale qui vaut V K3. Autrement
dit, le carré du potentiel effectif ne fait que
tripler, alors que le poids de cuivre, à pertes
égales, se réduit au quart. Il y a donc avantage
fondamental véritable du système triphasé
sur le système monophasé, puisque
dans les mêmes conditions de potentiel la
ligne triphasée peso 1/4 tandis quo la ligne
monophasée nèserait 1/3. soit 3 au lieu de 4 :

en élevant en effet à la même valeur Y1/3 le potentiel de la ligne
alternative simple, on réduirait le poids de cuivre de la ligne simple
à l’inverse du carré du potentiel c’est-à-dire au tiers. L’économie
do cuivre se mesure donc en définitive par le rapport

sans compter le bénéfice qui provient des réductions du décalage
ç.

Il est facile de voir que le montage en triangle conduit au même
résultat. Soient en effet deux lignes, l’une monophasée, l’autre triphasée
alimentée par trois enroulements générateurs montés en
triangle (fig. 921 et 921 bis). Supposons que la différence dopotenFig.
920.
tiel efficace soit la me ne entre les homes A B do la première et entro
les bornes A'B', B'C, C’A' do la seconde Si les deux lignes reçoivent

des générateurs même puissance, on aura la condition

VI cos ? = 3 VII cos  ?' (1) 

en désignant par I l’intensité dans le conducteur unique de la
ligne alternative simple et par II l’intensité dans chacun des enroulements
générateurs qui alimentent la ligne triphasée.

D’autre part, si l’on veut que les pertes en ligne proprement
dites soient égales, on devra réaliser la condilion

Or, avec le montage en triangle, on a, entre les intensités l’et II
ainsi que nous le savons (S 95) , la relation

L’équation (1) nous donne donc

et la condition d’égalité des pertes devient

La section de cuivre de chacun des trois fils de la ligne triphasée
doit donc être au plus égale à la moitié de la section de chacun des
fils de la ligne monophasée, car lo décalage ?' est, entre générateurs
de construction analogue, plus petit que le décalage ?, et le
poids de cuivre des trois fils de section s’ est au poids de cuivre des
deux fils de section s dans le rapport de 3 à 4.
Fig. 921.Fig. 921 bis.
L’économio quo la décomposition en ondulations triphasées permet
do réaliser sur le cuivre do la ligne se chiffre donc par 25 %,
quel que soit le modo do montage adopté.

Si, au lieu do trois phases, on en prenait cinq ou plus, et que
l’on fit le montage en étoile ou en polygono, on réaliserait bien
encore une économie par rapport au poids do la ligne monophaséo,
mais cette économie serait moindre qu’avec trois phases, parce que

les différences de potentiel efficaces les plus grandes entre bornes
do l’alternateur se règlent sur la diagonale du pentagone étoile,
comme il est facile de s’en rendre compte.

Passons maintenant au cas du courant diphasé avec un fil commun.
Dans ce cas, c’est par une extrémité que les deux enroulements

générateurs sont réunis, et comme les différences de potentiel
entre A, et 0 d’une part et entre A, et 0 d’autre part son

T
décalées de T, il faut qu’elles se limitent chacune à la valeur effiV


cace —= pour que entre A, et A2 le potentiel efficace ne dépasse
Fig. 922.Fig. 922 bis.Fig. 923.Fig. 923 bis.Fig. 924.SYSTÈMES DE DISTRIBUTION. 309
pas V (la différence do potentiel entre Ai ot A, est représentée
par le vecteur oa, fig. 924).

La puissance fournie à la ligne diphasée par les deux enroulements
générateurs a pour valeur

et la perte on ligne s’exprime par la formule

en remarquant que la résultante I" des deux vecteurs l’décalés do

-£ a pour valeur I' 1^2.

En égalant les expressions des puissances respectivement fournies
aux lignes diphasées et à la ligne monophasée, on a

qui donne

si l’on néglige les différences entre les facteurs do puissance. D’autre
part, de la condition d’égalité des pertes en ligne dans les deux
systèmes

on tire, en tenant compte do (1) ,

Beste à établir la répartition du cuivre entre les trois fils de la
ligne diphasée. On proportionne souvent les sections aux intensités,
et l’on adopte entre s’ et s" la relation

le poids de cuivre des deux fils de section s, augmenté du poids du
fil de section Y^ s’, est alors au poids de cuivre des deux fils de
section s dans le rapport

rapport qui est voisin do 1,45. En proportionnant les sections d’après
l’égalité de température, c’est-à-dire en admettant la relation


qui donnerait s" = \*/\ s’ = 1,58 s\ on trouverait une valeur un
peu plus considérable pour lo rapport du poids de la ligno diphasée
à celui de la ligne monophasée.

On constate ainsi l’inconvénient grave de cette combinaison qui
n’est d’ailleurs par elle-même nullement rationnelle.

Il convient de terminer cetto comparaison des avantages et inconvénients
propres aux divers systèmes do transmission d’énergie,
au point de vue de l’économie de cuivre, en faisant ressortir
l’avantage qu’offre à co même point de vue le courant continu. La
cause du désavantage du courant alternatif simple réside d’ailleurs
uniquement dans le décalage entre intensité et voltage. La
condition d’égalité des puissances nous donnera en effet

en désignant par Vc et Ic les potentiel et intensité du courant continu,
et si l’on règle le potentiel Vc sur le potentiel efficace V du
courant alternatif, on trouve

La condition d’égalité des pertes en ligne fournit la relation

c’est-à-dire, en admettant que la conductibilité du cuivre pour les
deux cas soit la même,

relation qui définit immédiatement le rapport des poids de
cuivré.

Le facteur de puissance cos ? varie suivant les cas, il est rare
qu’il dépasse 0,9. C’est dire que le courant continu, en permettant

par rapport au courant alternatif simple une économio do cuivre,
à potentiels égaux et à pertes égales, d’environ 20 à 25 %, se place
au même rang quo le courant triphasé.

Entre ces doux systèmes, on aura pour choisir, et donner la préférence
en général au triphasé pour les très grandes distances, à
prendre en considération la simplicité relative des transformateurs
alternatifs.

Le tableau suivant résume les résultats que nous venons d’obtenir
 ; il donne pour les principaux systèmes usités des chiffres proportionnels
aux poids do cuivre des lignes de même longueur et
de même rondement, à puissances égales ot sous potentiels équivalents,

GEMIE DU COimXT. POIDS DE OUVRE.Courant alternatif simple i »Courant diphasé à trois (ils 1,15Courant triphasé 0,75Courant continu 0,75
Mais il importe de préciser la grandeur de ces poids de cuivre
dont les lignes de transport d’énergie exigent la dépense, en ayant
égard à la puissance, au rendement, à la distance et au voltage.
Nous ne nous préoccuperons que du cas du courant continu ; lo tableau
précédent permettra d’apprécier directement les chiffres
auxquels conduirait l’emploi d’un autre courant.

Nous désignerons par W la puissance fournie aux bornes initiales
de la ligne de transport d’énergie, par w la perte en ligne que
l’on admet et par K le rapport en centièmes de cette perte 10 à la
puissance totale W. Nous aurons ainsi

Le poids de cuivre sera alors donné par la formule

en désignant par è la densité du cuivre on kilogrammes par contimètro
cubo. On en tire pour poids du cuivre par kilowatt

En prenant 0,009 pour densité t. . cuivre et 0,000001G pour résistibilité
— du mémo cuivre en ohmeentimètres, et en exprimant
/ en mètres, nous obtiendrons

En particulier si l’on donne au potentiel autant de volts qu’il y
a de iuèlres à franchir, le poids de cuivre par kilowatt variant en
raison inverso du pour-cent do la porto consentie, tombe à 10 k.
pour uno perte d’environ 5 %. Avec des distances de 40 à 50 kilomètres,
on arrive à des tensions do 40 à 50.000 volts, si l’on s’im’
poso des conditions analogues. Si, dans le cas de distances d’un
kilomètre environ, on s’astreint à ne pas dépasser 500 volts, il faut
admettre des poids de cuivre ou des pertes beaucoup plus considérables
: à bord d’un naviro où la tension se règle couramment
à 80 volts et où les distances moyennes peuvent être estimées
à 80 mètres en raison des détours, on arrive à des poids plus
élevés, parce qu’on exige des pertes relatives moindres et on
partie aussi parce que, par mesure de sécurité, on double les
canalisations d’alimentation des principaux récepteurs ; on atteint
facilement 20\

349. Choix d’un système de distribution. — Nous venons
d’étudier les dispositions générales et les qualités propres des principaux
systèmes de distribution et do transmission d’énergie électrique.
Les combinaisons sont nombreuses, mais la diversité de
leurs qualités répond à celle des applications, et sans qu’il y ait
de règle absolue pour déterminer dans chaque cas le système à
employer, on peut dire que les données d’un projet d’exploitation
ne laissent en général le choix qu’entre un très petit nombre de
systèmes.

Les récepteurs à alimenter — lampes, accumulateurs, moteurs
fixes ou mobiles — se répartissent en effet en groupes qui exigent

lo transport en des centres à peu près déterminés, d’uno puissance
déterminée sous un potentiel souvent imposé par la nature môme
dos récepteurs ou limité par la sécurité des personnes ; en outre,
remplacement des dynamos génératrices ne peut être lo plus
souvent choisi qu’en des régions assez étroitement limitées, tantôt
au milieu des récepteurs ou dans leur voisinage immédiat, tantôt
à grande distanco de leur centre principal, au lieu même de la
production do la force naturelle qu’on veut utiliser. Voici donc en
général approximativement fixés non seulement la puissance et le
voltage des récepteurs en même temps que leur répartition, mais
encore l’ordre de grandeur de leurs distances aux génératrices, les
longueurs moyennes des câbles et avec elles les pertes de puissance,
les poids de cuivre ctla puissance des génératrices en fonction
du voltage. De là résulte immédiatement pour ce voltage un minimum
admissible, et, en ce qui concerne le système de la distribution,
l’indication de l’utilité des transformateurs ou delà convenance
d’une distribution à fils multiples.

La distribution en série sous intensité constante ne s’emploie
qu’en un petit nombre de cas bien définis, notamment lorsque
l’installation ne comporte que des lampes identiques, qui doivent
s’allumer ensemble. Tel fut le cas des premiers essais d’éclairage
d’avenues dans des villes qui ne possédaient pas encore d’usine
électrique (lampes à arc, bougies ou régulateurs, courant alternatif
ou courant continu)  ; tel est le cas de l’éclairage de bassins de
radoub dans certains arsenaux.

Dès qu’il faut ménager l’indépendance des divers récepteurs,
c’est au système de distribution en dérivation sous potentiel constant
qu’on a recours. On élève alors le potentiel à la valeur maxima
compatible avec le bon fonctionnement des récepteurs et avec la
sécurité des personnes.

S’il s’agit d’alimenter des moteurs, dans une exploitation do
tramways par exemple, rien, du côté du moteur, n’empêche d’atteindre
la tension de 500 volts qui ne crée pas de danger capital
pour le public.

S’il s’agit d’éclairage au contraire, la tension aux bornes des récepteurs
est déterminée par leur nature même : on la règle à
80 volts pour alimenter des arcs puissants (§335) , à 120 pour des

paires d’arcs moyons en sério (§ 331) , à uno valeur quelconque, généralement
inférieure à 150, pour les lampes à incandescence (§ 322).
Si les distances entre récepteurs et centres d’alimentation sont faibles,
on adopte le système lo plus simple, la canalisation à deux fils,
avec ou sans feeders, qui assure l’indépendance la plus complète ;
c’est lo cas des distributions isolées, comme à bord d’un navire ou
dans un groupe d’ateliers. Si les réseaux sont plus étendus, si les
longueurs dépassent quelques centaines do mètres, il faut admettre
les combinaisons mixtes qui apportent toujours quelquo complication
ou quelque entravo, mais qui permettent d’élever le potentiel
tout en laissant une certaine indépendance aux récepteurs. C’est
le système à trois fils par exemple qu’on a choisi pour l’éclairage
do l’Établissement d’Indret. pour celui de l’arsenal de Rochefort, etc.
On adopte cinq fils dans certains réseaux très étendus des grandes
villes.

On donne dans tous ces cas la préférence au courant continu,
parce qu’il offre l’avantage d’un fonctionnement sûr des moteurs et
d’une docilité parfaite, parce qu’il donne aux charbons des lampes
à arc la forme d’un cratère si utile dans certains cas, parce qu’il
permet de profiter de tous les avantages des accumulateurs.

Si les distances deviennent très considérables, s’il s’agit notamment
de l’utilisation d’une source d’énergie naturelle éloignée, il
devient nécessaire d’admettre une transformation des éléments du
courant, et la simplicité des transformateurs à flux alternatif fait
préférer en général lo courant alternatif au courant continu. La
simplicité d’enroulement des alternateurs leur donne à eux aussi
une certaine supériorité pratique sur les générateurs do courant
continu dont le collecteur devient d’ailleurs aux tensions élevées un
organe délicat, et l’on n’emploie guère lo courant continu dans de
telles conditions. L’établissement des hautes tensions continues
donne lieu parfois, dans les conduites souterraines notamment, à
des effets d’électrolyse qui peuvent avoir des conséquences assez
graves. Aussi, dans lo cas môme où la forme continue se trouve
seule à convenir aux applications (galvanoplastie, accumulateurs,
moteurs mômes parfois, etc.) cherche-t-on, dans l’emploi descommutatrices,
le moyen de conserver au courant de transport d’énergie
la forme alternative.

Il resto alors à choisir entro lo courant alternatif simple et les
courants polyphasés : la simplicité des canalisations décide parfois
le choix en faveur du premier, lorsque surtout il n’y a que dos
lampes à alimenter ; l’emploi des seconds se justifie au contraire
le plus souvent par l’économie de cuivre des lignes et par les
avantages propres aux moteurs à champ tournant. Le courant triphasé
parait alors susceptible de fournir la solution la plus avantageuse.


350. Maintien du voltage à valeur normale, — Dans
toutes ces distributions sous voltage constant, qui offrent l’avantage
d’assurer l’indépendance aux divers récepteurs, on peut
maintenir à valeur normale le voltago aux bornes des divers circuits
d’utilisation en employant des rhéostats do champ suc les
enroulements en dérivation des génératrices, ou en modifiant le
courant fourni par des excitatrices indépendantes ; on recourt
aussi à l’emploi de résistances ou de bobines à réactaiicc, suivant
le cas, qu’on dispose convenablement sur les feeders ou sur les
branches de tel ou tel circuit. Lorsquo l’on veut se dispenser de
surveiller au voltmètre la tension aux bornes des circuits ou aux
barres des tableaux de distribution, on munit les dynamos autoexcitatrices
d’cnrouloments compounds : nous connaissons les
combinaisons que l’on peut réaliser dans ce but sur les dynamos
à courant continu ; M. Maurice Leblanc a montré récemment
que l’on pouvait appliquer aux alternateurs des procédés analogues.


Dans la savante étude qu’il a publiée dans le Bulletin de la
Société internationale des Électriciens (novembre 1898-mars 1899) ,
M. Leblanc donne la description et la théorie de l’excitatrice spéciale
qu’il a combinée pour fournir aux inducteurs d’un alternateur
un courant propre à compenser les effets de la réaction
d’induit aux débits de toute valeur et de tout décalage ; il fait
remarquer d’ailleurs que l’emploi de son système dispense de
donner auxinducteurs le développement que l’on peut être conduit
à leur attribuer autrement pour leur assurer une prépondérance
considérable sur l’induit et qu’il permet do calculer les proportions
des alternateurs au mieu… de la stabilité de fonctionnement
en parallèles avec d’autres alternateurs.
310 SYSTÈMES DE DISTRIBUTION ; CANALISATIONS.
L’excitatrice spéciale de M. Leblanc est un organo tournant
qui, par les courants alternatifs qu’il reçoit do l’induit de l’alternateur,
produit un champ fixe dans l’espace et qui, par un enroulement
Gramme qu’il meut dans ce champ, engendre un courant
continu dont l’intensité, proportionnelle au flux du champ, sert
à l’excitation de l’alternateur : il suffit que les courants alternatifs
qui produisent ce champ fassent les uns exactement suite
aux courants do l’alternateur et quo les autres soient dérivés

aux bornes des circuits qui portent les premiers, pour que le
champ fixe et, par suite, lo courant d’excitation se trouvent
fonctions du débit et du voltage, comme l’est le champ formé
par les deux enroulements d’une dynamo compound à courant
continu.

Pour préciser, prenons le cas d’un alternateur triphasé à inducteurs
mobiles et induit fixe. Considérons un des trois circuits induits
A, prolongeons-le par un circuit S, et dérivons aux bornes extrôFrR.
92:i.Fig. 925 bis.
mes do AS, un circuit S. (fig. 925). Enroulons S, et Sâ séparément
sur deux anneaux D, et B, montés tous deux sur l’arbre des inducteurs
de l’alternateur, en interposant les bagues et frotteurs nécessaires
(fig. 925 bis). Nous ferons do môme pour les doux autres
circuits A' et A" do l’alternateur, et les trois circuits S, S/ S," d’une
part et S. S/ S/ de l’autre engendreront respectivement dans les
anneaux mobiles D, et D. des champs tournants, qui, à condition
que les enroulements soient faits dans lo sens convenable, seront
fixes dans l’espace et dont les flux seront fonctions l’un du débit,
l’autre du voltage Nous entourerons les anneaux B, et Bj do deux
anneaux fixes extérieurs D, et 1) , pour offrir aux flux des milieux
perméables, et c’est sur l’ensemble des deux anneaux mobiles B,
et Bj que nous établirons l’cnroulemont continu S. On obtient
ainsi aux balais du collecteur G une force électromotrice qui dépend
non seulement des dimensions de l’appareil et uu calage relatif
des enroulements polyphasés des deux anneaux B, et B4 ainsi quo
de la vitesse de rotation qui est celle de l’alternateur, tous éléments
fixes, mais encore des intensités des courants S, et Sâ, de la différence
de phase entre le courant total et le potentiel, et enfin du
calage des balais : il faudrait ajouter, de la réaction d’induit de
l’enroulement Gramme c’est-à-dire de son débit, mais on annihile
cette réaction en enroulant sur les anneaux fixes Dt \) t un circuit
que traverse le courant issu du collecteur, avant de se rendre
aux inducteurs de l’alternateur. On choisit convenablement le
calage relatif des enroulements B, et Bit et lo courant débité par
l’excitatrice ne dépend, pour une machine donnée, quo de l’intensité
des deux champs tournants et du calago des balais.
COURS D ELECTRICITE. — T. II. 21
CHAPITRE H.
C’nimllsalloiia.

351. Qualités diverses des conducteurs. — La canalisation,
qui constitue la voio ouvcrto à la propagation du courant
entre la génératrice qui le produit et les récepteurs qui l’utilisent,
doit ne laisser perdre qu’une faible part de l’énergie qu’elle
reçoit et gêner le moins possible le mouvement do l’onde électrique.
Par suite, il faut avant tout lui assurer une bonne conductibilité
et la bien isoler, et de plus, s’il s’agit de courants alternatifs,
il importe de réduire au minimum sa réactanco et de laisser
le moins de part aux effets d’hystérésis. Ce n’est qu’à ces conditions
que l’on obtiendra un bon rendement de la canalisation ; toutefois
il faut acquérir ce résultat à un juste prix et viser en définitive
à déterminer les conditions les plus avantageuses, en tendnt
compte tout à la fois de l’amortissement du prix de première
installation et des dépenses courantes do l’exploitalion.

Pour isoler les conducteurs, on peut laisser à nu le métal qui
les constitue à la condition de les tendre sur des isolateurs en porcelaine
convenablement disposés ; mais souvent on les recouvre
de gaines isolantes pour les fixer directement contre les murs des
bâtiments ou les cloisons des navires.

Dans le premier cas, il y a un intérêt évident à espacer autant
que possible les supports de la ligne, quand il faut les établir tout
exprès : il importe alors de choisir un métal qui offre une ténacité
considérable avec une légèreté suffisante, tout en étant bon conducteur
et môme dans certains cas sans susceptibilité magnétique
(l). Les qualités mécaniques du métal prennent en un mot
(1) Le fil prend entre ses supports SS la forme d’une chaînette, de flèche /"pour une
tension T( en S et pour une portée L. En désignant par p le poids du fil par unité de
longueur et en projetant sur la tangente en un point quelconque A les forces appliquées
à un élément A B de la longueur ds, on a l’équationCANALISATIONS. 319
autant d’importanco que ses qualités électriques ou magnétiques.
Lo fer convient tout d’abord à ce genre de lignes, tant que lo coud’où,
en intégrant entre le sommet inférieur 0 et le point d’appui S.D’autre part, en prenant par rapport au point O les moments des force ; appliquées àla portion OA, on obtientTant que l’angle reste petit, ce qui est la condition qu’on cherchera à réaliser
dans la pratique, on peut écrire approximativementce qui rerient à remplacer la cliaincltc par la parabole, et l’on a, pour valeur de la
flèche /"en fonction de la portée L,La tension aux points d’attache, qui sont évidemment les points les plus chargés, s’ex.
prime alors, en fonction de la flèche, par la formuleOn cherchera à donner au fil, pour une partie déterminée, une flèche telle que celte
tension soit minima: on aura, pour déterminer cette valeur, la conditionC’est donc une flèche voisine du tiers de la portée (f= 0, 353 L) qui correspond au
minimum d’effort au point le plus chargé, et dans ces conditions la tension maximi
devientFig. 921 ».Fig. 02G " ».320 SYSTEMES DE DISTUIliUTION ; CANALISATIONS.
rant conserve la forme continue et qu’il ne dépasse pas d’ailleurs
les intensités en usage dans la télégraphie ; mais sa susceptibilité
magnétique le rend impropre à la transmission des courants variables.


C’est alors le cuivre que l’on emploie ; toutefois ce métal n’offre
pas une limite élastique assez élevée, et il faut augmenter sa
ténacité par l’adjonction de substances convenables. Les bronzes
chromes, phosphoreux ou siliceux paraissent ôtre les plus avantageux
: leur conductibilité peut tomber, il est vrai, au tiers de celle
du cuivre, mais, sous faibles diamètres au moins, ils résistent à
des charges trois ou quatre fois plus fortes, et l’on peut atteindre
avec eux des portées considérables. Dans d’autres cas, on a recours
à l’emploi de fils d’acier pour soutenir le conducteur de cuivre ; on
fait aussi des câbles de cuivre à àmc d’acier.

Dans l’établissement des canalisations souterraines, il n’y a plus
les mômes raisons pour augmenter la ténacité des câbles, car on
peut multiplier à volonté les points d’appui. C’est alors au cuivre
rouge, de haute conductibilité, que l’on donne en général
la préférence. Mais c’est ce métal qu’on emploie à l’exclusion presque
de tout autre, lorsque les câbles doivent ôtre isolés. 11 importe
en effet au plus haut point dans ce cas de réduire au minimum
le périmètre des câbles, car les isolants sont chers et encombrants.
Or le cuivre est, de tous les métaux usuels, celui qui, à
conductance égale, permet de faire les câbles les moins gros.

On a songé à lui substituer dans certains cas l’aluminium : à
conductance égale, le câble d’aluminium serait plus cher et plus
encombrant, mais il serait plus léger. Malheureusement l’économie
réalisée sur le poids du métal est en partie compensée par l’augmentation
du poids de l’isolant qui se règle sur celle du périmètre.
L’aluminium pèse en effet entre le tiers et le quart du cui.81
la charge, qu’on ne veut pas dépasser pour le métal qu’on emploie, est II, on aura en
définitive pour déterminer la portée la relation :en désignant par 5 la densité du mêlai et par il la scelion du fil, et, lors de la pose, on
réglera la lcn>ion du lil jusqu’à donner à la llèciie la valeur 0,353 L.
On réduit bien souvent les portées et les flèches à de plus faibles valeurs.CANALISATIONS. 321
vre, mais il a une résistibilité presque double (l)  et, en réduisant
par suite à moitié environ le poids du métal, on fait croître le
poids des isolants à peu près dans le rapport de 1 à V 2. L’avantage
prend cependant d’autant plus d’importance que le conducteur
doit porter une plus forte intensité, en raison môme de ce que le
périmètre ne croit que comme la racine carrée de la section, et il ne
paraîtrait pas irrationnel en définitive d’employer ces câbles, au
moins pour la canalisation principale, sur les navires où l’on ne
regarde pas à payer la légèreté.

352. Revêtements des câbles. — Les isolants que Ton utilise
au revêtement des câbles sont de natures diverses suivant les conditions
d’installation de la canalisation et la valeur du potentiel.
Tantôt on recouvre le cuivre de simples guipages en coton, tantôt
on emploie le caoutchouc et la gutta-percha.

Le caoutchouc est le meilleur des isolants, mais, outre son prix
élevé, il a l’inconvénient de s’altérer à l’air ; on le rend nerveux
et sec en le mélangeant de soufre. On obtient ainsi le caoutchouc
vulcanisé, mais le soufre qu’il contient attaque le cuivre. On interpose
alors entre le cuivre et le revêtement de caoutchouc vulcanisé
une couche de caoutchouc naturel, ou bien on étame le cuivre.
C’est uniquement ce genre d’isolant qu’on adopte à bord des
navires, où l’atmosphère chaude et humide de certains compartiments
altérerait en peu de temps d’autres isolants moins coûteux.

La gutla convient particulièrement aux câbles plongés dans l’eau
qui n’a pas d’action sur elle. Pour faire adhérer entre elles les
diverses couches de gutta, on les enduit d’une sorte de colle faite
degutta, de résine et de goudron de bois.

On recouvre les premières couches, caoutchouc ou gutta suivant
les cas, de rubans caoutchoutés enroulés en plusieurs couches,
et l’on revêt le tout de toiles goudronnées et de guipages en
chanvre. Puis, s’il y a lieu, on ajoute une gaine métallique faite de
bandes ou de fils d’acier. On interpose d’ailleurs entre l’acier et
les isolants proprement dits un matelas en chanvre, et l’on recouvre
la gaine métallique de diverses enveloppes de toile et de
(1) La résisllbilité moyenne de l’aluminium en ohms centimètres de 2", 9. 10-° alors
que celle du cuivre est de 1",0. lo° ; les densités des deux mélaux sont respectivement
de 2.0 et de S,y.322 SYSTÈMES DE DISTRIBUTION ; CANALISATIONS.
fils goudronnés. C’est le cas notamment des câbles sous-marins.
Le câbles armés peuvent s’enfouir directement dans le sol ou se
poser sur le fond de la mer ; les câbles non armés se placent dans
des caniveaux de béton, de ciment ou de bois imprégné de substances
diverses destinées à les conserver.

353. Dispositions diverses des câbles. — L’àme du câble
se fait d’une seule pièce tant que sa seclion conserve des dimensions
qui no lui donnent pas trop de raideur. Mais les conducteurs
de diamètre un peu fort se font de fils câblés dont on choisit la
grosseur suivant la souplesse que l’on veut obtenir soit pour les
enrouler commodément sur des tourets de diamètre convenable,
soit pour leur faire contourner les angles des parois qui leur servent
de support. Le nombre exact des fils se trouve fixé par les
conditions mômes de la fabrication et par l’arrangement des sections
élémentaires dans la section totale. C’est ainsi que l’on fait
couramment des câbles de 7 fils, 19, 37, Gi fils, etc.

Pour les courants alternatifs, on emploie avantageusement des
conducteurs tubulaires, car, ainsi que nous l’avons dit au paragraphe
Ci (tome I) , l’induction amoindrit la densité du courant dans
les filets voisins de l’axe d’un câble plein et l’augmente à la circonférence ;
il est par suite rationnel d’évider le conducteur. Pour diminuer
d’ailleurs le coefficient de self-induction de la ligne, on
place les conducteurs d’aller et de retour aussi près que possible
l’un de l’autre, et le mieux, à ce point de vue, serait d’employer
des tubes concentriques qu’on séparerait les uns des autres par des
isolants d’épaisseur convenable : mais la capacité d’un tel conducteur
prend une importance trop grande qui fait renoncer le plus
souvent à l’emploi de ce système.

354. Élévation de température des conducteurs ; limite
de la densité d’intensité. — La quantité do chaleur qui se dégage
dans un conducteur par unité de temps a pour expression

1 désignant l’intensité constante du courant continu ou l’intensité
efficace du courant alternatif ; d’au Ire part cette chaleur a pour se
dégager une surface
CANALISATIONS. 323
Il s’établit au bout d’un certain temps de fonctionnement régulier
une certaine température d’équilibre fonction du rapport de la
quantité de chaleur à la surface de refroidissement. C’est à l’expérience
qu’il faut demander la loi des variations de cette température
pour un conducteur donné, entouré de ses isolants et placé
dans des conditions d’aération déterminées. Mais on imposera en
général une môme température limite de V0° centigrades par
exemple, afin d’éviter toute détérioration des isolants. Alors, pour
des conducteurs de môme nature, placés dans des conditions de
refroidissement égales, on aura entre les intensités et les sections
la relation

Cette formule conduit à adopter non pas une densité d’intensité
constante pour un môme type de conducteurs, mais au contraire
une densité moins grande pour les gros conducteurs que pour les
petits.

Cette densité d’intensité, pour un môme diamètre, est d’ailleurs
très variable selon la nature des isolants et les conditions d’aération.
Avec des conducteurs de cuivre nus, on peut admettre pour
divers diamètres les intensités suivantes :

V ampères pour un fil de i'7m*
30 — 10

100 — 50

200 — 120

'IOO - - 300

000 — 500

Ces chiffres s’entendent d’intensités moyennes maintenues pendant
un temps indéfini.

Les catalogues des fournisseurs définissent les densités limites
pour les divers types do câbles isolés.

355. Calcul de la section des conducteurs d’une ligne
de parcours déterminé. — Lorsque dans une étude d’installation
de canalisation électrique on a déterminé le parcours d’une
ligne et arrêté le genre des câbles à employer, lorsque l’on a choisi
le potentiel d’alimentation des récepteurs et fixé par suite, en rai-
32i SYSTÈMES DE DISTRIBUTION ; CANALISATIONS.
son de la puissance qu’ils doivent absorber, la valeur de l’intensité
du courant que la ligne doit porter, il ne reste plus qu’à calculer la
section qu’il convient de donner aux conducteurs : or, il intervient
ici, en principe au moins, diverses considérations.

Tout d’abord, en se plaçant au seul point de vue du prix de la
canalisation, on est conduit à donner aux câbles le minimum de
section compatible avec la conservation d’une température convenable
pour le câble. Le tableau précédent ou toute autre règle pratique
qui convienne au genre des câbles et aux conditions d’aération
du cas particulier, fournit immédiatement la valeur de la
section en fonction des intensités les plus fortes que le câble doive
porter en régime prolongé.

Mais il peut se faire que la section ainsi déterminée soit trop
faible à d’autres points de vue et qu’elle ne soit même pas la plus
avantageuse au point de vue de l’économie d’ensemble, qu il faut
en réalité considérer.

Avec la section du câble se trouve en effet déterminée la perte
en ligne c’est-à-dire le nombre de watts que les génératrices doivent
fournir en plus de la puissance exigée par les récepteurs. Or
il y a là double cause de dépense, car le prix des génératrices et
de leurs moteurs d’une part augmente, entre certaines limites, en
proportion de la puissance, et d’autre part, les frais d’exploitation
augmentent en proportion de la consommation de combustible,
lorsque du moins l’énergie n’est pas fournie par une source naturelle.


Voyons donc quels seraient les éléments du calcul de la section
essentiellement économique. Les frais d’installation de la ligne ellemême
comprennent deux éléments : le prix du câble qui, une fois
le type arrêté, varie à peu près en raison directe de la sections et
tes frais de mise en place, établissement des caniveaux, etc. qui,
dans les limites du moins où l’on peut faire varier raisonnablement
les diamètres, pu vent ôtre considérés comme à peu près indépendants
de la grosseur du câble. Le prix de revient de la ligne
peut donc être représenté pur une formule telle que (y. -f- fis)  /,
où £ désigne la partie variable avec s du prix courant du câble
par unité de longueur et unité de section. D’autre part, le prix
des machines (génératrices, moteur à vapeur et chaudière ou tur-
CANALISATIONS. 325
bine, etc.)  ?.. règle sur le maximum delà puissance totale à fournir
et s’exprime par une formule telle que w (WWAX H l*m„) 

où YV„nx représente la puissance maxima fournie aux récepteurs,
ImaI le maximum d’intensité correspondant et w le prix des
machines par watt. L’intérêt du capital engagé dans l’établissement
des appareils d’alimentation proprement dits (machines,
génératrices et ligne) entre donc dans le compte des dépenses annuelles
pour une part qui répond à la formule :

A celte dépense s’ajoutent directement les frais d’exploitation,
consommation de charbon, etc., qui se règlent sur l’énergie mise en
jeu. En désignant donc par \\moy et lmoy les puissance et intensité
moyennes au cours d’une année et par / le nombre d’heures de
fonctionnement, on a pour représenter ce dernier élément de dépense,
la formule

en désignant par c le prix du combustible brûlé par joule aux
bornes des génératrices.

La part de la dépense annuelle totale qui demeure fonction
de la section s de la ligne s’exprime donc en définitive par la formule


et la section qui fournira la valeur minima pour cette dépense sera
donnée par l’équation

c’est-à-dire qu’elle a pour valeur

Cette formule s’applique à tous les cas, en donnant aux coefficients
qui y entrent les valeurs particulières au genre d’exploitation que
l’on projette. Dans le cas où l’énergie est empruntée à une source
320 SYSTÈMES DE DISTRIBUTION ; CANALISATIONS.
naturelle, le coefficient c s’annule, et il reste pour valeur de la
section économique en centimètres carrés

où w représente le prix par watt des appareils générateurs, £ la

partie variable avec la section dans le prix du câble par centi1


mètre carré et par unité de longueur et — la résistibilité du
i
métal en ohms par centimètre carré et unité de longueur.

Cette formule, ainsi qu’on le remarquera, fournit une valeur
de la section des câbles proportionnelle au maximum de l’intensité,
quelle que soit la longueur.

A bord des navires où la très grande majorité des appareils
ne fonctionnent qu’exceptionnellement, le second terme sous le
radical de la formule complète se réduirait à une valeur extrêmement
faible en raison de la petitesse du temps / ; mais il ne
faut pas oublier que à bord le charbon ne coûte pas seulement
son prix de revient direct mais qu’il coûte par son encombrement
en déplacement du navire.

Dans le cas d’ailleurs où l’on voudrait considérer les poids des
appareils générateurs et de la canalisation, il conviendrait d’écrire
l’expression du poids des premiers en fonction de leur puissance
et le poids de la seconde en fonction de son volume et de sa densité,
et l’on obtiendrait la formule

et le minimum correspondrait à la valeur de s donnée par l’équation


c’est-à-dire

formule qui donne encore des valeurs de s proportionnelles à l’intensité
maxima.
Les coefficients de proportionnalité ne sont pas susceptibles
CANALISATIONS. 327
d’une détermination précise, pas plus dans le cas de la formule de
poids minimum que dans celle d’économie maxima, mais ce qu’on
peut conclure de là, c’est que, entre exploitations analogues, ces
coefficients ont des valeurs voisines et qu’il est rationnel de calculer
les sections par des formules telles que

en s’assurant toutefois que les sections déterminées conviennent à
l’égard de la température.

Mais se donner la section en raison directe de l’intensité, c’est se
donner la perte en ligne par la formule

et par suite la chute de volts par la formule

C’est-à-dire qu’il est en définitive rationnel d’admettre entre installations
de même genre (moteurs, génératrices et câbles analogues ;

une même cuuie ae tension
par unité de longueur
des câbles et par suite de se
donner a priori, ou égard à
la longueur même do la ligne,
une perte de volts déterminée.
En portant les longueurs

en abscisses et les pertes de tension en ordonnées, on obtiendrait
la figure 927 dans laquelle le coefficient angulaire de la droite
o d aurait une valeur invariable.

Ceci suppose le cas d’une seule ligne. S’il s’agit de feeders ou de
câbles secondaires dans un réseau de distribution en dérivation,
on peut répéter le môme raisonnement pour chaque branche du
réseau ; mais on arrivera à déterminer ainsi des chutes de tension
différentes sur les bronches de diverses longueurs, et l’on serait
conduit à admettre des écarts trop considérables de voltage aux
bornes des récepteurs. On s’écartera donc des conditions précédentes,
on se donnera les valeurs extrêmes i>' et i "des chutes de tension
en fixant à priori leur écart v" — v\ en raison de la régulaFtg
927.
rite de fonctionnement que l’on voudra assurer aux récepteurs, et

en réglant la moyenne de ces valeurs limites —^— sur la valeur

que donnerait l’une des formules précédentes, où / représenterait
une longueur moyenne de câble choisie convenablement en raison
de la situation relative des récepteurs et du centre de distribution.
Entre réseaux également étendus, constitués de câbles de prix
unitaires assez peu différents et alimentés par des moyens analogues,
la chute de potentiel moyenne v se trouverait ainsi la môme.
C’est le cas notamment à bord de navires de mômes dimensions et
la chute moyenne devrait à ce point de vue, entre navires de grandeurs
différentes, varier à peu près en raison même des dimensions
du navire: le choix de la perte de volts n’est donc plus qu’une affaire
de pratique et de comparaison.

Voyons d’ailleurs à quel ordre de grandeur la formule du poids
minimum nous conduirait pour la perte de tension par mètre
courant en prenant 180k par exemple pour poids par cheval des
appareils générateurs (chaudières, machines et dynamos) et
10k par décimètre de cuivre des câbles (isolants compris). Le poids
par watt ressort à 180: 73G, la résistibilité 1/8 du cuivre cnohmcéntimètres
est 0,000001G et le poids par centimètre cube de cuivre
du câble est 0k,010 ; on trouve en effectuant les calculs :

ce qui donnerait d’abord une densité de courant de 150 ampères
par centimètre carré, chiffre qui n’a rien d’exagéré au point de
vue de l’élévation de température, et finalement pourchute de tension
par centimètre de longueur

soit, en volts par mètre courant,

ou encore 2 volts, V2 pour 100 mètres c’est-à-dire pour une distance
de 50 mètres. Ce sont chiffres à peu près normaux à bord
des navires où l’on admet en général 3 % de perte.
CANALISATIONS. 329
Le calcul des sections à donner aux divers câbles d’un réseau de
distribution s’appuie donc sur la détermination faite à priori de la
chute de tension ; l’intensité étant connue, là section résulte immédiatement
de la donnée de la chute. Nous avons implicitement supposé
que, dans tout son trajet de la source au récepteur, le conducteur
était parcouru par le même courant. Mais il arrive souvent
qu’en divers points A, B, C de la longueur d’un câble (fig. 928) 

se raccordent des branches dérivées et qu’entre ces points le câble
se trouve porter des intensités différentes les unes des autres i, ù
/',… Les intensités r(A, r,*, r(C… qu’il faut fournir er. marche aux diverses
branches issues de A, do D, do C sont connues d’après le
nombre et la nature des récepteurs à alimenter. Les intensités /,,
/g, /,…. qui doivent parcourir les divers tronçons OA + A' o\ AU
-H D’A', BC 4- C’B' du câble s’en déduisent immédiatement. On se
donnera toujours la chute de tension totale entre les points oo'
d’une part et les points ce d’autre part. Mais ces données ne suffisent
point à déterminer les sections des divers tronçons.

On peut alors chercher à établir, comme le fait la Société des
Forges et chantiers de la Méditerranée, entre les sections des tronçons
successifs, des relations telles que le poids do cuivre de la ligne
OA -+- A'O' + AB -4- B'A' -4- BC -+- C’B' -4- … soit minimum sans se
préoccuper du poids des dérivations A A' BB' CC. Lo poids de ce
ràhlft a nour valeur

en désignant par/,, /,, /,… les longueurs totales des tronçons respectivement
parcourus par les intensités /„ /„ i3… La condition
pour que le poids I* soit minimum est que l’on ait
Fig. 928.330 SYSTÈMES DE DISTRIBUTION ; CANALISATIONS.
Or la chute totale v étant une donnée du problème, on a

d’où, en diflcrentiant,

Les équations (a)  et (b)  admettent manifestement comme solution

et ces relations jointes à l’équation (1) déterminent les valeurs
des sections st s* ss qui rendent minimum le poids des câbles en
procurant une chute totale égale à v.
Des équations (2) on tire

et, en portant ces valeurs dans (1) , on a, pour déterminer la constante
C, l’équation :

On peut résoudre géométriquement les équations (1) ' et (2) ' de

la laçon la plus simple.
En portant les longueurs
/, /,.., des tronçons
en abscisses, et les
pertes de tension en ordonnées,
commo nous
l’avons fait précédemment
(fig. 929) , on obtiendra

une ligne brisée telle que 0 a b c dont les coefficients
angulaires auront pour valeurs

C’est-à-dire que les côtés de la ligne brisée sont respectivement
parallèles aux droitesO' a', 0' b\0'c’…t qu’on obtiendrait enprenant
sur une droite PP' dos points a'b' c’a des hauteurs égales aux racines
Fig. 929.CANALISATIONS. 331
des intensités (fig. 930) et en les joignant à un point 0' distant de
PP' d’une quantité égale à y G. On peut calculer C directement par
l’équation (1) ' ou mieux construire la figure 930 sur une base O'P
quelconque, mener les parallèles Oa, ab, bc aux droites O'c, O'b',
O'a' et déterminer l’échelle à laquelle il faut mesurer O'P par la
condition que C c représente précisément la chute v qu’on a en
vue de produire (fig. 929). Les valeurs de 5, st… correspondantes se
calculent à l’aide des équations (2) 'ou mieux se construisent sur la
figure àl’aidedes angles ^ a,…, dont les tangentes, représentant les

chutes de voltage par unité de longueur —-, 4^…, représentent en« i
« i
core les quantités ——, —,… Il suffit donc de prendre sur les côtés
de la ligne brisée des hauteurs proportionnelles à t„ /„ pour lire

sur lesasbeisses les valeurs des Y ?I> Y5* » e' Par suite, à l’échelle convenable,
les valeurs mômes des sections s,, s,, s3…

En résumé, le procédé pratique pour calculer la section d’un
câble quelconque consiste à se donner à priori, mais judicieusement,
la valeur de la chute de tension que le passage du courant

maximum doit y produire et à en déduire
immédiatement la section par la
formule

si l’intensité est la même sur toute la longueur
du câble, ou bien à calculer les
sections des tronçons successifs par une
suite de formules analogues
Fig. 930.Fig. 931.Fig. t-3 !.332 , SYSTÈMES DE DISTRIBUTION ; CANALISATIONS.
en déterminant les angles a,, a„ a3,.,, par la condition que leurs
tangentes soient entre elles dans le rapport des racines des intensités
et que la ligne brisée correspondante se raccorde sur la ligne
droite du premier cas.

On vérifie que les sections ainsi déterminées peuvent porter sans
élévation exagérée de température les intensités prévues, et l’on
choisit parmi les dimensions des câbles existant dans le commerce
celles qui fournissent les valeurs les plus voisines des valeurs calculées.


NOTA. — Nous n’avons pas besoin d’ajouter que la détermination
de la chute moyenne t’ peut se faire dans divers cas de .tout autre
manière : lorsque par exemple on veut se dispenser de surveiller
les variations du voltage avec le débit outre limites très écartées,
on fera en sorte que ces variations d’intensité n’entraînent point
de variations trop considérables du voltage, et l’on pourra calculer
la section du câble par la formule.
y
356. Choix de l’emplacement des dynamos. — Nous n’avons
rien dit encore au sujet de l’emplacement à donner aux
dynamos au milieu des récepteurs qu’elles doivent alimenter ;
c’est que les considérations les plus diverses déterminent ce choix
dans la plupart des cas et qu’il n’y a pour bien dire aucune
règle générale à établir. Lorsqu’on peut hésiter à première vue
entre plusieurs solutions, la seule méthode consiste à faire l’étude
complète de l’installation et le devis dans les divers cas possibles.

A bord des navires de guerre, la sécurité exige qu’on place les
dynamos à l’abri du pont cuirassé, et, le plus souvent, on les répartit
en deux compartiments afin qu’on puisse encore assurer au
moins les services électriques les plus importants du bord, au cas
d’une avarie grave à l’un des deux postes do dynamos : on établit
ainsi un poste sur l’avant des chaufferies et l’autre sur l’arrièro
des machines.

A terre où les considérations d’économie passent le plus souvent
en première ligne, il va de soi que le prix des terrains est un des
éléments les plus importants du choix de l’emplacement de l’usine
CANALISATIONS. 333
génératrice. Abstraction faite de ce facteur, il convient de placer
les dynamos dans une région intermédiaire aux divers groupes principaux
de récepteurs. Les frais d’exploitation et l’amortissement
des frais de première installation s’expriment alors, pour chaque
groupe de récepteurs, par une formule à deux termes de la forme

en fonction de la longueur /, de la canalisation qui rejoint le
groupe à l’usine. On a en effet, par exemple, pour termes variables
avec /, dans l’expression de la part des dépenses relative au groupe
A,, la somme

en conservant les notations du § 355 et la somme, qu’il s’agit de

rendre minima par un choix convenable
du point S, est

où les quantités Q„ sont des coefficients
calculables si l’on so donne les valeurs
des sections Sn des divers feeders en
raison des intensités In.

Lorsque les points A,, A,…. A„ sont
en ligne droite, rien n’est plus simple

que de déterminer 1 emplacement de 1 usine le plus avantageux
: on peut employer dans ce but la méthode graphique suivante
qu’a indiquée M. l’Ingénieur delà marine Marbec (fig. 93i). Supposons
l’usine placée en un point S quelconque de la ligne A, A,… An.
Menons par chacun des points A0 Ai… An deux droites symétriques,
de coefficients angulaires égaux en valeur absolue à Q,, Q,… Qn.
La somme des termes & ll% Q, /*… sera donnée par la somme des
segments Sî0 S ?|… limités sur la verticale de S par les droites
obliques. Si nous déplaçons S tout lo long de la droite, et que nous
construisions la courbe ayant pour ordonnées précisément la somme
de ces segments, nous obtiendrons une ligne polygonale convexe
telle quo at at a3 aif car, dans chaque intervalle de deux points
consécutifs, la somme des ordonnées s,, ci… fournit une droite
et, de plus, chaque fois que S change de segment, la somme des
COURS D’ÉLECTMCITÊ. — T. II. 22Fig. 933.
tangentes dos angles des obliques rencontrées vario du double du
coefficient Q correspondant,

L’emplacement théoriquo de l’usine coïncide donc avec le centre
do distribution qui fournit lo sommet lo plus bas.

En dehors du cas où les centres de distribution A,, A2… An sont en
ligne droite, les coordonnées du point S qui rend minima la fonction

2 Qn /nne peuvent être déterminées directement. Cependant on peut
remarquer, encore avec M. Marbec, quo la fonction S Qn la est le
potentiel de forces concourant au point S, passant par les points
A,, Ai… An et égales à Q, Q,… Qn, car, dans un déplacement infiniment
petit du point S, le travail de ces forces a pour expression
S Qn d/n. On peut baser sur cette remarque tel ou tel mode de détermination
graphique du point de potentiel minimum, ou telle ou telle
disposition expérimentale qui permette d’amener un point sollicité
par ces forces à sa position d’équilibre(l).
(1) Sur une planche horizontale, on trace le plan des centres At At… An et l’on perce
des trous en ces points, on fait passer par ces trous des fils que l’on noue ensemble et
l’on suspend à chaque fil un poids proportionnel au coefficient Q de la station A à laquelle
il correspond : le noeud commun à tous les fils se place de lui-même au point de
potentiel minimum et indique ainsi l’emplacement théorique de l’usine. On doit prendre
telles précautions propres à annuler les frottements qui pourraient fausser les indications
du système mobile. Ceci suppose d’ailleurs qu’on puisse établir les feeders en ligne
droite de la station centrale à chaque poste secondaire : s’il y a des obstacles que les
canalisations doivent effectivement contourner, on n’a qu’à les figurer sur la planche
d’expérience par de petits rouleaux verticaux sur lesquels le fil représentatif du feeder
fera retour.Fig. 934.
CHAPITRE III
Appareillage ; disposition* diverses

357. Appareils de distribution. — Les appareils nécessaires
à la distribution du courant des dynamos se groupent d’ordinaire
sur un ou plusieurs tableaux qui portent en même temps les divers
indicateurs utiles à la surveillance généralo du fonctionnement
des réseaux. Les dispositions qu’on donne à ces appareils
varient avec le mode de fonctionnement des dynamos : tantôt en
effet celles-ci doivent demeurer indépendantes les unes des autres
dans l’alimentation des divers circuits, et les appareils do répartition
pormettro d’affecter à volonté telle ou telle des dynamos
de l’usine à tel ou tel des circuits principaux, tantôt au contraire
on associe les dynamos entre elles pour les faire débiter ensemble,
et les appareils du tableau d’association doivent permettra de
mettre on circuit ou de retirer à un moment quelconque du jeu
d’ensemblo telle ou telle dynamo quo l’on veut. On réserve plus
spécialement enfin le nom de tableau de distribution aux groupes
d’organes destinés à envoyer lo courant aux divers récopteurs
d’un même groupe, do mémo qu’on appelle tableau de manoeuvre
le tableau qui porte les conjonetcurs et rhéostats spéciaux aux
moteurs.

L’emplacement du tableau principal do l’usine doit être choisi
à distance assez considérable des dynamos pour soustraire à l’influence
de leurs inducteurs les indicateurs magnétiques qu’il peut
porter. Il importe que ce tableau soit bien dégagé, d’un accès
facile et que les divers appareils, qu’il offre à la vue des surveillants,
soient clairement disposés et commodes à manoeuvrer.
Les barres et les plots des commutateurs de toute espèce doivent
être isolés avec grand soin et solidement établis. A ces divers
points de vue, on emploie avantageusement à la construction du
tableau même les bois durs, le marbre et l’ardoise. Les con-
330 SYSTÈMKS DE DISTRIBUTION ; CANALISATIONS.
noxions entre plots doivent êtro réalisées do manièro à n’opposer
qu’une résistance extrêmement faible au passago du courant ; il
conviont do souder les conducteurs à leurs plots ou do les ajuster
exactement sur de larges surfaces. Toutes les connexions doivent
être apparentes, faciles à suivre et à vérifier ; on préfère souvent
pour cette raison les établir sur la face avant du tableau, plutôt
que de leur en faire traverser l’épaisseur pour en dégager la
façade.

Les surfaces do portage des parties fixes et mobiles doivent êtro
calculées largement, à raison par exemple d’un millimètre carré
par ampèro du courant maximum. Il faut par tout moyen assurer
leur conservation en parfait état, soit qu’on les fasse glisser
l’une par rapport à l’autre (§ 2 VI tome I) , soit qu’on opère la rupture
sur contacts auxiliaires en charbon. De toutes façons, il importo
do rendre impossible le maintien prolongé d’un contact trop
faible qui laisserait passer un courant d’intensité dangereuse ;
aussi munit-on le plus souvent la barre mobile de ressorts de
rappel qui l’éloignent vivement de ses plots, lorsqu’on l’a écartée
de sa position de plein contact.

Les dispositions des appareils de distribution varient d’ailleurs
à l’infini ; nous en rencontrerons divers exemples dans l’étude des
installations de bord, et nous nous contenterons ici de décrire à
grands traits quelques installations particulières.

358. Exemple d’une distribution à trois fils. — L’alimentation
de la canalisation à trois fils dont il s’agit est assurée par
trois dynamos de 120 volts chacune, dont deux seulement fonctionnent
à la fois. Les enroulements inducteurs des dynamos sont
montés en dérivation sur les bornes des induits : ils sont munis
chacun d’un rhéostat de réglage qu’on manoeuvre selon besoin
pour maintenir constante, aux extrémités de la canalisation, la
différence de potentiel qu’indiquent des voltmètres. Les poulies
des dynamos sont d’ailleurs menées à vitesse constante par l’intermédiaire
de câbles mus par de puissants moteurs.

Le tableau principal comporte trois barres AOL (fig. 935) qui
sont les origines de la canalisation, et, à chaque dynamo telle
que D,, correspond sur le tableau un commutateur bipolaire tel
que C,. Ce dernier, dont les plots sont connectés à demeure, les
APPAREILLAGE ; DISPOSITIONS DIVERSES.337
uns btb't aux bornes B,B\ de la dynamo Dt, les autres lui aux
barres AOL, permet, par la manoeuvre do ses traverses jumelles,
de relier à volonté les bornes B,B't aux barres OL ou AO,
ou enfin do mettre la dynamo Dt hors circuit au repos.

A la partie inférieure du tableau et sous chaque commutateur
se trouve le rhéostat do champ lt( de la dynamo correspondante,

et, à la partie supérieure, un ampèremètre A„ que traverse en
permanence le courant issu de la même dynamo.

Le tableau porte en outre des voltmètres qui donnent, lorsqu’on
le veut, la différence de potentiel aux barres AOL, et de
plus, des appareils avertisseurs qui mettent en branle une sonnerie
S ou un grelot G et allument des lampes rouges LR ou vertes LV
(fig. 936) , dès que la différence de potentiel aux barres du tableau
de distribution s’élève sensiblement au-dessus de la valeur normale
ou lorsque au contraire elle s’abaisse en dessous. L’avertisFig.
935.338 SYSTÈMES DE DISTRIBUTION ; CANALISATIONS.
seur consiste essentiellement en une bobine à noyau de fer N, en
dérivation aux bornes /w : ces dernières sont roliées aux extrémités
de la canalisation principale où l’on veut maintenir la tension constante,
et l’attraction do l’électro sur son armature A est proportionnelle
à cotte différence de potentiel ; l’armature est contre-tenue
par un ressort dont on règle la tension fr l’aide do l’écrou mt et

elle porte un levier /, qui s’applique selon le cas sur l’un ou l’autre
des contacts y ou d. Lo courant so trouve donc ainsi passer dans
les lampes et sonneries de gauche ou de droite suivant que la
tension aux bornes /w est trop grande ou trop faible. La figure
ne représente qu’un avertisseur monté sur les extrémités /w du
pont L 0 ; un semblable existe pour lo second pont AO.

On est ainsi averti des variations de la différence de potentiel
que causent les changements apportés à la marche des récepteurs,
et l’on vient manoeuvrer en conséquence le rhéostat de champ II
de la dynamo momentanément trop faible ou trop forte.

359. Exemple d’une station de chargement d’accumulateurs
et de distribution en dérivation simple. — La station
dont il s’agit possède trois dynamos do 150 volts et 1.000 ampères,
dont l’excitation est assurée par une quatrième dynamo
excitée elle-même en dérivation. Ces dynamos sont mues à vitesse
constante par des moteurs spéciaux. Elles ont à alimenter des
Fig. 936.
cir nlt> d’éclairage et do moteurs et à charger selon le besoin
d’importantes batteries d’accumulateurs.

Les câbles des trois dynamos aboutissent à un tableau central
d’où partent les câbles qui vont 1° au tableau des accumulateurs,
2° au tableau d’éclairage, 3° au tableau dos moteurs. La figure
937 represento do ce tableau l’ensemble des appareils ot circuits

propres à l’une des dynamos D, ; le tableau entier comporte donc
trois ensembles identiques. Les câbles de la dynamo D, aboutissent
aux bornes Bi B/ qui sont reliées respectivement aux bornes bt b\
du conjoncteur bi-polaire C,. Lorsque les plots de ce conjoncteur
sont intercalés entre les lames élastiques que représentent les figures
937 et 939, la dynamo Dj se trouve reliée à ses barres & £,"

d’où partent et où aboutissent les câbles AA', EE', MM’ des trois tableaux
de distribution. Mais les ponts du conjoncteur C, ne restent
Fig. 937.Fig. 938.Fig. 939.310 SYSTÈMES DE DISTRIBUTION ; CANALISATIONS.
abaissés qu’autant quo les électros ss’ sont excités, car autrement
les ressorts ;-/ relèveraient aussitôt la traverse T. Or le courant ne
passe aux électros ss’ qu’autant quo l’intorrupteur I, (fig. 938) est
lui-même abaissé, et ce dernier ne s’abaisse qu’autant quo l’attraction
du solénoïde S l’emporte sur lo contrepoids p.

Le rôle do ce disjoncteur automatique est do retirer du tableau
la dynamo D,, sitôt que le courant qu’elle fournit devient trop faible
et de protéger par suito la dynamo do tout renversement do courant.
Grâce à cet appareil, on peut 1° employer la dynamo à la
charge des accumulateurs, 2° l’accoupler en quantité sur un
môme circuit avec une autre dynamo, sans craiadro qu’une baisse
fortuite de la force électromotrice de cette dynamo (ralentissement
do son moteur, réduction du courant d’excitation, etc.) l’expose à
recevoir un courant dangereux des accumulateurs ou de la dynamo
voisine.

L’ampèremètre « , marque lo courant quo débite la dynamo Dt
et les coupe-circuits ce' fusibles protègent la dynamo du maintien
de tout courant de valeur anormale, auquel l’établissement d’un
court circuit quelconque (défaut d’isolation grave do la canalisation
par exemple) pourrait donner naissance.

Quant aux dispositions des conjoncteurs bipolaires établis sur
les barres 0, #,' » la figure 940 les définit suffisamment. Lorsqu’ils
sont engagés l’un ou l’autre entre les lames élastiques respectivement
reliées aux plots et aux barres £,£'„ le potentiel de la
dynamo D, se transmet aux barres des tableaux secondaires par
l’intermédiaire des conducteurs AA', EE' ou MM’.

Des barres do chacun de ces tableaux secondaires partent les
divers circuits, sur chacun desquels sont disposés les appareils habituels,
tels que conjoncteur, ampèremètre, plomb fusible, etc. Sur
chacun des circuits du tableau des accumulateurs se trouve en plus
disposé un rhéostat, dont la manoeuvre permet de régler l’intensité
du courant de charge de la batterie correspondante (§ 310). La figure
941 représente un conjoncteur à interruption rapide, dont lo
fonctionnement est facile à saisir. Le disque m, monté sur l’axe oo'
que l’on peut faire tourner à volonté, mais dans un seul sens à l’aide
du levier à cliquet /, porte un secteur épais mm’ qui ferme le
circuit lorsqu’il s’engage entre les lames élastiques bt, et une par-

APPAREILLAGE ; DISPOSITIONS DIVERSES. 3H

tio amincie qui, lorqu’ello est amenée dans l’intervalle des lames,
laisse le vide entre elles. L’arbre oo' porte d’ailleurs une came, do
section ovale, sur laquello presso un piston à bec p, de profil tel quo

l’arbre ne peut demeurer en équilibre que lorsque la came est horizontale,
c’est-à-dire lorsque le circuit est entièrement coupé ou
entièrement fermé. Le ressort est assez fort pour que l’arbre gagne
cette position avec rapidité et devance lo cliquet, sitôt que le levier
/, relevé à la main, a amené la came à la position verticale.

Les tableaux des circuits d’incandescence et de moteurs présentent
des dispositions analogues.

Pour faire varier la différence do potentiel que donnent les dynamos,
on dispose de rhéostats, que nous n’avoas pas représentés
Fig. 910.Fig. 941.SYSTÈMES DE DISTRIBUTION ; CANALISATIONS.
sur les figures précédentes, à l’aido desquels on modifie la résis.
tance des enroulements d’excitation indépendante ; ces rhéostats
sont placés sur le tableau central, au-dessous des appareils relatifs
à chaque dynamo.

Avec do telles dispositions, il va de soi quo, dans les cas où l’on
alimcnto plusieurs des trois tableaux secondaires avec une même
dynamo, il faut pouvoir faire varier à volonté ou maintenir
constante la différence de potentiel aux extrémités des circuits que
ces tableaux secondaires desservent. C’est là l’objet des rhéostats H
indiqués par la figure 941 sur chacun des circuits de chargement
des accumulateurs ; il faut donc en disposer d’analogues sur les
circuits d’incandescence, afin de compenser les effets des variations
du nombre des lampes qu’on allume sur les divers réseaux.

Pour éviter toute surveillance à ce sujet, on peut employer des

régulateurs automatiques. La
figure 942 indique un dispositif
qui remplit ces conditions.
L’axe du rhéostat R
qu’il s’agit de faire déplacer
porte deux roues à rochels
superposées, dont les dents
sont inclinées en sens contraires ;
deux cliquets articulés,
disposés en regard l’un de l’autre
et par le travers chacun
de sa denture, reçoivent un
mouvement alternatif vertical
de la tige T, qui est mue sans
interruption par uno petite
dynamo spéciale à laquelle
appartient le bouton de manivelle
m : il suffit d’enclancher
l’un ou l’autre de ces
cliquets, en l’appelant par un
électro convenablement disposé,

pour faire tourner, dans un sens ou dans l’autre, la barre du
rhéostat et modifier par suite la résistance en circuit sur la ligne.
Fig. 9i2.APPAREILLAGE ; DISPOSITIONS DIVERSES. 313
C’est lo so !onoïde-voltmètro V, dont les extrémités sont branchées
aux bornes extrêmes du circuit d’éclairage, qui, on attirant plus
ou moins son noyau n, sollicité d’ailleurs par la pesanteur, établit
lo contact c ou c’ et excite l’électro s ou s*.

Huitieme partie
INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES A RORD DES NAVIRES.

CHAPITRE PREMIER.

Considérations générales t canalisations tableaux
« le distribution.

360. Services assurés par l’électricité à bord d’un navire
de guerre. — Introduite à bord des navires do guerre, peu
de temps après l’invention des dynamos, pour alimenter les lampes
des premiers projecteurs, l’électricité s’est employée rapidement à
l’éclairage intérieur et extérieur, aux signaux et à la transmission
des ordres. Dans ces divers services, l’usage de l’électricité offre
des avantages incontestables, non seulement aux points de vue de
la commodité et de la sécurité, mais encore à ceux de la puissance
et de la vivacité des effets qu’on ne saurait obtenir avec d’autres
moyens. Ce sont là déjà services fort importants, car l’alimentation
simultanée de six projecteurs exige la production d’une puissance
électrique de plus de 34.000 watts, soit près de 47 chevaux,
et, à raison do 4 watts par bougie et d’une demi-bougie par mètre
cube, on arrive à un total do 28.000 watts pour 14.000 mètres
cubes à éclairer, volume normal sur un cuirassé. Mais depuis une
huitaine d’années un nouveau champ s’est ouvert aux applications
do l’électricité à bord, et les moteurs électriques servent aujourd’hui
à mouvoir des ventilateurs, des monte-charges, des treuils,
des cabestans, à commander des servo-moteurs, des projecteurs,
à pointer des canons en tourelle.

Dans ces nouveaux emplois, sans parler des sous-marins où elle
peut devenir le seul agent moteur, l’électricité rend encore d’importants
services ; mais, tant que l’on n’aura pas trouvé de source
électrique directe légère et économique et que la vapeur restera à

bord l’intermédiaire obligé entre l’énergie du charbon et l’énergie
électrique, il faudra limiter l’usago des moteurs électriques aux
seuls cas où ils offriront un avantage réel sur les moteurs à vapeur,
soit qu’ils puissent exécuter ce que les moteurs à vapeur sont incapables
de faire, môme avec l’asservissement, soit que, par suite
de la distance aux chaudières ou do l’affectation des locaux quo
les conduites d’alimentation doivent traverser, les câbles électriques
so trouvent d’un emploi manifestement préférable à colui des
tuyaux do vapeur ; il ne faut pas oublier en effet que la substitution
do l’électricité à la vapeur pour conduire une machine opératrice
quelconque entraîne une perte de puissance au moins do 10 <fi du
fait môme do la transformation, en même temps qu’elle augmente
la dépense de première installation à peu près du prix de la génératrice
et le poids de la transmission d’une quantité égale au poids
de cette môme génératrice.

La plus importante des fonctions de l’électricité dans ce dernier
genre est assurément la manoeuvre des tourelles d’artillerie,
puisque, pour le service d’une seule tourelle de 305 par exemple,
il faut compter sur une puissance de 40.000 watts environ, soit
près de 55 chevaux (pointage en direction, monte-charge, etc). Ici,
d’ailleurs, l’emploi de l’électricité se justifie pleinement, car on
apporte une simplification manifeste à réduire, à bord d’un même
navire, le nombre des systèmes do distribution d’énergie et à remplacer
par des machines semblables à celles qui servent à d’autres
usages les appareils hydrauliques, uniques clans leur genre, que
les nécessités du pointage avaient conduit d’abord à substituer aux
moteurs à vapeur, insuffisamment précis. L’expérience a montré
sur ce point que la commande électrique pouvait donner au pointage
toute la vivacité et la précision que lui assurait l’emploi de machines
mues par un liquide incompressible, et, d’autre part, la
simplicité d’établissement et l’innocuité des câbles électriques les
rendent encore préférables aux conduites d’eau sous pression qui,
au point de vue militaire, avaient déjà l’avantage sur les tuyaux
de vapeur. En ce qui concerne les poids, il y a pour bien dire
équivalence entre les deux systèmes si l’on compare, comme on
le doit, d’une part le poids des presses et des machines de pompage,
cylindres à eau et cylindres à vapeur, et, de l’autre, le poids
CONSIDÉRATIONS GÉNÉRALES. 347
des réceptrices, des dynamos génératrices et do leurs moteurs à
vapeur. Enfin, à l’invcrso do ce qui so passo pour les machines
hydrauliques, où la nécessité de maintenir à de faibles valeurs les
vitesses de l’eau oblige à produire la puissance sous des efforts
énormes et avec de potits déplacements et à adopter, par suite, des
appareils de transmission tels que le palan renversé, les dynamos
fournissent leur puissance avec une grande vitesse et un couple
moteur relativement faible : les transmissions entre l’arbre moteur
et le fût pivot ou la plate-forme tournante amplifient donc l’effort
des dynamos et so prêtent directement à l’addition de la manoeuvre
à bras, toujours indispensable au cas d’une avarie aux machines
motrices.

Oulre les appareils do manoeuvre do l’artillerie, on peut faire
mouvoir par l’électricité diverses autres machines auxiliaires. A
ce sujet, il convient do classer ces dernières en deux catégories :
d’une part, celles qui sont situées dans des locaux non protégés,
éloignées des chaudières, et d’autre part, celles qui sont placées à
l’abri du pont cuirassé. Pour les appareils de la première catégorie,
dont lo tuyautage fort étendu deviendrait le siège de condensations
importantes et donnerait lieu, presque à coup sur au
combat, à des fuites de vapeur toujours gênantes, l’emploi des
moteurs électriques est absolument rationnel ; on peut même
dire qu’il s’impose pour les appareils qui, comme les projecteurs,
sont destinés à fonctionner au combat. C’est dans cette
pensée quo l’on a, sur quelques bâtiments récents, supprimé tout
tuyautage de vapeur dans les locaux situés au-dessus du pont protecteur.
Dans lo second cas au contraire, l’augmentation de prix et de
poids, que l’emploi de l’électricité conduit à admettre, fait souvent
donner la préférence au moteur à vapeur. Pour les ventilateurs
des machines et des chaufferies par exemple, l’alimentation directe
par la vapeur reste tout indiquée, lorsque surtout ceux-ci sont
placés dans les chambres mômes de l’appareil moteur ou des chaudières.
Pour les pompes d’épuisement, pour le cabestan, généralement
pour tous les appareils protégés dont la durée de fonctionnement
est courte, qui absorberaient, en raison des efforts
considérables qu’ils ont à produire, des courants de très forte intensité,
et auxquels d’ailleurs les moteurs à vapeur assurent un
348 . INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES A BORD DES NAVIRES.
fonctionnement satisfaisant, c’est l’alimentation par la vapeur quo
l’on conserve. Pour la barre, on lui donne encore la préférence,
parce que les servo-moteurs actuels répondent aux exigences de la
manoeuvre des gouvernails et que le tuyautage en est entièrement
protégé : on ne peut s’empêcher de regretter cependant que des
essais plus hardis n’aient pas été faits en faveur de l’électricité
pour ce service, car on supprimerait ainsi un tuyautage très
développé où se produit une condensation abondante et qui contribue
pour une large part à l’élévation do la température dans
des locaux que l’on se voit obligé d’aérer à grands frais.

361. Système de distribution et voltage à adopter à
bord des navires. — La condition générale que doit remplir à
tout prix le mode d’alimentation des divers appareils électriques
d’un navire de guerre est d’assurer leur indépendance mutuelle,
c’est-à-dire de permettre à chacun d’eux d’exécuter les mouvements
que son emploi exige, sans influencer le moins du monde lo
régime d’aucun autre. De telles conditions exigent, comme nous
l’avons vu, le choix du système de distribution en dérivation et
l’alimentation sous potentiel constant. Le seul inconvénient de ce
système est la dépense de cuivre, car le potentiel qui convient aux
lampes à incandescence, et surtout aux projecteurs, est assez faible.

On a songé, pour réduire la dépense de cuivre, à recourir à l’emploi
d’un système mixte tel que lo trois-fils ; mais on y a presque
toujours renoncé à cause des complications qui en résultent^ On a
proposé aussi d’utiliser commo conducteur de retour la coque
métallique du bâtiment : mais, outre que la conductibilité de la
coque, avec tous ses joints rivés, est loin d’être aussi parfaite qu’on
pourrait l’imaginer au premier abord, la gravité des conséquences
d’une dônudation fortuite d’un conducteur de la canalisation
oblige à rejeter une telle simplification. C’est donc le système de
distribution en dérivation simple, avec conducteurs d’aller et de
retour qu’on emploie presque uniquement sur les navires. . V

Reste à définir le potentiel de la distribution qu’il y a un intérêt
évident, au point de vue de la simplicité et à celui de l’interchangeabilité
des sources, à choisir lo même pour tous les services du
bord : voyons ce qu’il en est pour chaque classe d’appareils, pour
les projecteurs, pour les lampes et pour les moteurs.
CONSIDÉRATIONS GÉNÉRALES. 349
I. Projecteurs. — Les projecteurs sont des appareils qui par
eux-mêmes ont leur intensité et leur voltage déterminés : tels
qu’ils conviennent au service des bords, ils absorbent de 65 à 75
n-rrères de courant continu sous une tension de 45 à 48 volts à
leurs bornes. Leurs emplacements sont déterminés d’une façon
précise d’après leurs fonctions (§ 339) et d’après les emménagements
du navire ; leurs conducteurs d’alimentation doivent suivre
des trajets assez compliqués, et il est manifestement inutile de
chercher à les monter à plusieurs ni même à deux sur un même
câble ; car les projecteurs d’un même chapelet s’influenceraient
mutuellement aux moments de leurs allumages et la rupture du
circuit en un seul point, au combat, entraînerait l’extinction do tous
les projecteurs du chapelet. 11 faudrait au moins, dans cette hypothèse,
faire repasser au tableau le câble entre deux projecteurs
successifs pour permettre de substituer une résistance équivalente
à la branche avariée et la mettre hors circuit: c’est dire qu’on no
réaliserait ainsi aucune économie de cuivre sur les conducteurs
propres des projecteurs. Pour un même groupe de projecteurs au
moins, les câbles d’alimentation seront donc reliés aux barres BU
d’unmôme tableau, comme l’indique la figure 943, et, entre ces barres,

on maintiendra constante
une certaine différence de potentiel
V qu’il s’agit de déterminer.


Tout d’abord, au point de
vue do l’économie de puissance,
il y aurait intérêt à
réduire les résistances de
chaauc branche et à calculer

largement les sections. La chute de voltage entre les barres du
tableau et les barres des lampes V — v devrait alors être une
faible fraction de la tension v qu’il faut produire aux bornes des
lampes. On réduirait ainsi les pertes en ligne à faible valent* et
l’on ferait une économie à la fois sur le poids et le prix des dynamos ;
cette dernière économie serait la plus importante, vu la courte
durée de fonctionnement des projecteurs dans la vie d’un navire.
Mais, pour réduire, au contraire, les sections de chacune des brnnC0CR3
D’éttCtMCITÊ. — T. II. 23Fig. 013.3S0 INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES A BORD DES NAVIRES.
ches des projecteurs, il y a quatre raisons principales : 1° économie
de cuivre, 2° énergie des actions régulatrices (A v)  de la lampe
et stabilité de la lumière (§ 331) , 3° sécurité pour la dynamo d’alimentation
dont le débit, en cas de mise en contact des charbons
d’un projecteur, atteindra une valeur d’autant plus considérable
que la résistance propre de la branche du projecteur en question
sera plus faible (§ 198) , 4° réduction des variations du potentiel
entre barres A Vque la mise en contact des charbons d’un projecteur
fera naître. L’importance de ces dernières variations, à résistances
égales et nombres égaux de projecteurs en dérivation,
dépend d’ailleurs de deux autres facteurs qui sont, d’une part, la
forme de la caractéristique électrique de la génératrice qui maintient
le potentiel V à peu près constant dans des limites de débit
plus ou moins étendues (§ 210) et, d’autre part, la vivacité des régulateurs
du moteur de la dynamo qui n’admettent quo des variations
plus ou moins fnibles de la vitesse, et par suite du voltage,
avec le couple résistau* c’est-à-dire avec le débit.

L’expérience a montré que la solution la plus avantageuse de ce
problème assez complexe était de donner à la résistance des conducteurs
de chaque projecteur une valeur égale aux trois quarts
environ do la résistance de la lampe et de porter en définitive à
80 le voltage V pour alimenter les lampes à 45. Les lampes dea projecteurs
de 00 7m absorbent, avons-nous dit, au régime normal,
un courant de 05 ampères sous 45 volts ; la résistance globale r
de la lampe est d’environ 0",C92, et la valeur de la résistance additionnelle
R, qui par effet Joule déterminera à 65 ampères une chute
de 35 volts, ressort égale à 0°,538 environ.

Pour nous rendre immédiatement compte des propriétés de l’alimentation

dans ces conditions,
construisons le
diagramme habituel en
portant les volts en ordonnées
et les résistances
en abscisses (fig. 944).

Le triangle a b o est
imposé par la lampe ellemême,
a b représente
Fig. on.CONSIDÉRATIONS GÉNÉRALES. 351
45 volts, a o correspond à la résistance de 0W, 092 et la tangente
de l’angle a, au facteur d’échelles près (10 sur la figure) , mesure
l’intensité de 05 ampères. Nous obtiendrons ce régime en
alimentant le projecteur sous voltage total V = A B, à la condition
d’interposer entre les bornes de voltage V et les bornes de la
lampe la résistance R = A a, Je point B étant assujetti à la
seule condition de se trouver sur le prolongement de la droite o b.
La figure montre quel est l’ordre de grandeur des variations
A v = b b' de l’élément régulateur v, lorsque la résistance de la
lampe varie avec l’usure des charbons d’une quantité oo't et, d’autre
part, par la tangente de l’angle « m, elle définit l’intensité du
courant qui s’établit dans la branche propre au projecteur, lorsque
les charbons viennent en contact, la résistance r s’annulant alors.
Plus le voltage d’alimentation est grand, plus le point B s’éloigne
sur o b, et plus se restreint l’angle limite  »m.

Avec les valeurs adoptées de 80 volts pour V et de 538 milliohms
pour R, l’intensité passe de la valeur V : B -f- r à la valeur Y : R
soit do 05 à 148 ampères, ce qui détermine un accroissement do
débit de 83 ampères pour la dynamo génératrice. Un tel accroissement
de débit est momentanément acceptable (condition de sécurité) 
pour des dynamos de 400 ampères telles que celles que
l’on emploie pour alimenter à la fois G projecteurs de 65 ampères ;
en raison d’ailleurs du court intervalle de temps pendant lequel
les régulateurs automatiques des lampes laissent, à l’allumage,
les charbons en contact, l’allumage de plusieurs projecteurs devient
possible à la fois, sans aucun danger pour la dynamo.
D’autre part (condition d’indépendance) , les éléments do l’enroulement
compound do l’excitation peuvent être calculés do telle façon
que, entre les limites de 65 et de 550 ampères, limites, extrêmes du
débit pour le cas d’un seul projecteur en fonction et pour celui de
six dont deux à l’allumago (65tt X 6 -f- 83 » x 2 = 550*) , lo voltage
V ne varie pas, à vitesse constante, de plus de 2 à 3 % de
sa valeur, et, de plus, le régulateur du moteur de la dynamo,
réglable à volonté pour maintenir constante l’allure pour une valeur
quelconque du débit entre les limites considérées, peut ôtre
établi de façon à réduire à 1 % les variations de vitesse que détermine
la mise au contact des charbons d’un projecteur. En ce
332 INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES A BORD DES NAVIRES.
qui concerne enfin les variations du voltage v (condition de stabilité
de la lumière) , on peut voir, en différentiant la relation

qui se lit sur la figure, quo la grandeur relative de ces variations
— est liée à la grandeur relative des variations de résistance ——
par la relation (l) 

c’est-à-dire que, avec les chiffres adoptés, l’importance des variations
de l’élément régulateur v est presque la môme que celle des
variations de l’élément à maintenir constant r : les variations do
l’écart des charbons peuvent ainsi ne pas dépasser le centième,
grâce d’ailleurs à l’emploi du petit relais en différence qui commande
l’électro ou le moteur de rapprochement des charbons
(S 336).

Ce sont là conditions en définitive satisfaisantes. La tension de
80 volts pour l’alimentation des projecteurs parait donc nettement
définie ; elle est aujourd’hui à peu près universellement employée
par les diverses marines. C’est en 1890 qu’elle a été réglementée
pour la marino française w.

II. Lampes à incandescence. — L’éclairage par incandescence
des navires comprend en fait deux parties : l’éclairage des divers
(l) Onaea effetd’où(2) Cette tension était auparavant de 70 volts. L’augmentation de 10 volts admise à
celte époque a eu pour motif l’augmentation de puissance lumineuse que les perfection*
nemenls apportés à la construction des projecteurs venaient de permettre de réaliser. L’intensité
de courant maxima, que les miroirs supportaient sans danger de rupture, était de
50 ampères et le voltage de 43 volts. La résistance en ligne R, pour déterminer une chute
de volls de 70 — 43 = 27 à 50 ampères, était comme aujourd’hui d’environ 0u,6i. Pour
porter à 05 ampères l’intensité du courant et à 45 le voltage aux bornes sans élever le
voltage V, Il eût fallu réduire la résistance II à la valeur 0 »,38, valeur qui eût été trop
faible pour assurer aux projecteurs l’indépendance et la stabilité de lumière voulue, et
c’est pour retrouver la même valeur de 0",5t qui convenait, que l’on porla à 80 volts
la (enslon d’altmenlatlon des projecteurs.CONSIDÉRATIONS GÉNÉRALES. 3S3
compartiments pour lequel il faut des lampes d’intensité lumineuse
moyenne et, par suite, de voltage assez peu élevé (§ 322) et
l’éclairage extérieur qui exige au contraire l’emploi de lampes
d’intensité considérable, dont le voltage atteindrait sans inconvénient
de plus fortes valeurs. L’indépendance qu’il faut encore
assurer aux lampes n’entraîne cependant pas les mêmes nécessités
que dans le cas des projecteurs : les lampes à incandescence sont
en effet nombreuses, de puissance unitaire très faible ; elles sont
de plus réparties à toutes distances dans tous les compartiments du
navire. C’est dire que l’emploi d’un système de distribution à trois
fils serait en principe parfaitement rationnel : on grefferait directement
sur les fils extrêmes les lampes de forte intensité lumineuse
tels que feux de signaux, réflecteurs, feux de route, et l’on répartirait
également entre le pont positif et le pont négatif les lampes
de voltage moyen de l’éclairage intérieur. On adopterait pour
celle-ci, comme on le fait d’ailleurs pour des raisons d’uniformité
et d’interchangeabilité des dynamos, le voltage de 80 que l’alimentation
des projecteurs exige. L’emploi de ce système mixte permettrait
de faire une certaine économie de cuivre sur la canalisation.
Il ne faut pas toutefois s’exagérer l’importance de l’économie
qu’on réaliserait ainsi. Assurément sur les fils propres aux lampes
de l’éclairage extérieur dont on doublerait le voltage, l’économie
serait de 75 °/0 à perles égales (§ 348) et la seule cause d’augmentation
de dépense serait un accroissement à donner aux enveloppes
isolantes des câbles ; mais cette économie porterait en réalité sur
un nombre de lampes relativement petit. En ce qui concerne
d’autre part les lampes de l’éclairage intérieur, la réduction de
section ne porterait que sur les câbles principaux. Il faut en cflet
se rendre compte que les difficultés d’installation de la canalisation,
à bord d’un navire divisé en nombreux compartiments par
des cloisons qui doivent rester étanches, obligent à rassembler les
câbles d’aller et de retour sur un même parcours et à les fixer en
définitive le plus souvent le long des cloisons. Si par exemple la
canalisation principale suit les cloisons longitudinales de bâbord,
deux lampes L, et L, destinées à l’éclairage d’un même compartiment
transversal seront disposées comme l’indique la figure 0i5 ;
ces deux lampes devraient au contraire se brancher comme l’in-
331 INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES A RORD DES NAVIRES.
dique la figure 940 sur les deux ponts de la canalisation à trois
fils qui suivrait le même chemin que les câbles doubles de la

figure 945. Les conducteurs propres qui relieraient les lampes à
la canalisation auraient donc les mêmes longueurs et les mêmes
sections. L’économie ne serait donc réellement importante qu’à la
condition do supprimer le fil moyen de la canalisation à 3 fils et
de relier les lampes L, L, en série suivant le parcours pointillé sur
la figure 940 ; et encore pourra-t-il se trouver que le parcours
A, L, c Li at soit aussi long que le double de a L, 4- a2 L2. Toutefois
l’économie réelle de cuivre serait de 75 0/o, à pertes égales,
pour la canalisation principale comme pour les lampes de l’éclairage
extérieur.

On se trouverait ainsi conduit à adopter pour l’éclairage par
incandescence un voltage double de celui qui convient pour les
projecteurs. C’est là, au point de vue de l’alimentation, un inconvénient
: il faut en effet de toutes façons avoir un rechange pour
chaque service et, dans le cas présentai faudrait admettre l’installation
à bord de deux dynamos de 80 volts pour les projecteurs
et de deux dynamos de 100 volts pour l’incandescence. On pourrait,
il est vrai, pour simplifier les rechanges, employer un type unique
de dynamos à 80 volts et les monter en série pour l’incandescence
et en dérivation pour les projecteurs, ou encore les faire
tournera vitesses différentes suivant qu’on les emploirait à l’une ou
à l’autre fin.

Ce sont là complications dont la faiblesse du bénéfice à atteindre
ne justifie pas l’introduction dans une installation à bord d’un
navire de guerre, où la simplicité est une qualité primordiale. Les
Fig. 915.Fig. 910.CONSIDERATIONS GÉNÉRALES. 355
puissances absorbées par le service des projecteurs d’une part et
par celui de l’incandescence de l’autre sont d’ailleurs à peu près
de même ordre, et, avec trois dynamos égales que l’on affecte à
lourde rôle à l’alimentation de l’un ou l’autre de ces groupes de
récepteurs ou qu’on laisse reposer, on obtient une installation très
simple qui répond entièrement aux besoins de ces deux services.

On se rend compte ainsi des avantages du maintien d’un voltage
uniformo à bord des navires. Toutefois il ne faut pas perdre de vue
que si, par suite du développement donné aux moteurs électriques,
les projecteurs arrivent à ne plus absorber qu’une fraction relativement
faible de la puissance électrique totale au lieu d’en rester,
comme ils l’ont été jusque dans ces dernières années, les plus gros
consommateurs, il peut devenir avantageux d’adopter pour l’ensemble
des services électriques un voltage uniforme notablement
plus élevé, dùt-on perdre, clans les résistances auxiliaires des circuits
de projecteur, une puissance beaucoup plus cons’.térable que
celle qu’on y perd actuellement : la rareté relative du fonctionnement
de ces derniers appareils suffirait à justifier un tel procédé.

III. Moteurs. — L’étude générale des propriétés mécaniques des
moteurs électriques a été faite pour le courant continu au chapitre III
de la troisième partie : il ressort de cette étude que les moteurs en
dérivation, alimentés sous potentiel constant, fournissent les caractéristiques
mécaniques les plus avantageuses pour les divers services
des bords, où la précision et la stabilité de l’allure sont des qualités
essentielles. On obtient les variations du régime dont on a
besoin, en introduisant momentanément des résistances dans le
circuit de l’induit, ou, si les divers régimes doivent être de longue
durée, en ayant recours aux combinaisons d’enroulements d’induits
que nous connaissons (§ 247). C’est, do toutes façons, le système de
distribution en dérivation que l’on doit adopter pour ces nouveaux
récepteurs, comme pour les projecteurs et pour l’incandescence.

Quant au choix du voltage qui leur convient ù eux-mêmes, il
demeure libre, comme pour les lampes à incandescence, jusqu’à de
certaines limites d’autant plus élevées qu’ils sont plus grands. C’est
ici la considération des épaisseurs des isolants qui limite pratiquement
le voltage en raison des dimensions du moteur, mais il se
trouve que, dès que la puissance qu’il doit fournir dépasse quelques

chevaux,, le voltage peut atteindre san3 inconvénient des valeurs
très supérieures aux 80 volts qu’exigent les projecteurs. Assurément
le maintien d’un voltage relativement faible n’a point d’inconvénient
au point do vue de l’utilisation de la matière ni du
rendement de la réceptrice elle-même, puisque le module de
puissance d’une dynamo demeure indépendant du mode d’enroulement
de son induit (§ 198) et par suite de son voltage. Mais il n’en
est pas de même de la canalisation d’alimentation dont le poids
varie, à perte égale, à l’inverse du carré du voltage, et à ce point
de vue, dès que la puissance des moteurs atteint les valeurs qu’exige
la manoeuvre des tourelles, il y aurait tout intérêt à adopter une
tension supérieure aux 80 volts actuels.

IV. Conclusions. — De ces diverses considérations résulte tout
d’abord que, sur les navires qui n’ont point de moteurs électriques
de grande puissance, il convient, pour des raisons évidentes d’uniformité
et d’interchangeabilité des génératrices, de sacrifier l’économie
de cuivre, et d’adopter pour l’alimentation de tous les récepteurs
du bord le voltage uniforme de 80 volts. C’est dans cet esprit
qu’a été rédigée l’instruction do l’Inspection générale du génie
maritime, en date du 10 avril 1895, sur rétablissement des instal*
lations électriques d’éclairage et de transport d’énergie à bord des
bâtiments. Avec trois ou quatre dynamos de 400 ampères suivant
l’importance des services électriques du navire, on peut assurer
en général l’alimentation de tous les récepteurs et se ménager un
rechange.

Les dynamos, munies d’un enroulement calculé (§ 210) pour
maintenir constante à 80 volts la différence de potentiel aux barres
origines des circuits principaux, sont alors reliées à un même
tableau. Là elles se trouvent associées pôles à pôles en quantité,
comme on le fait maintenant en employant le fil d’équilibre que
nous avons indiqué au § 225, ou bien, commo on le faisait dans
ces dernières années encore, on relie leurs pôles aux barres d’un
tableau de répartition dont les commutateurs, tout en les maintenant
complètement séparées les unes des autres, permettent do
les allcctcr l’une au circuit général des projecteurs, une autre à
celui de l’incandescence et telle autre à l’alimentation des moteurs.
La quatrième, si elle existe, demeure au repos.
CONSIDÉRATIONS GÉNÉRALES. 357
Lorsqu’au contraire lo service de l’artillerie et le pointage des
tourelles est assuré par l’électricité, les moteurs peuvent l’emporter
de beaucoup en puissance sur chacun des autres services, et il
peut être avantageux de leur réserver des dynamos spéciales et
d’adopter pour les alimenter un voltage plus élevé, 100 volts par
exemple. On sacrifie alors à l’économie de cuivre le bénéfice de
l’interchangeabilité des sources du bord, mais grâce à la fragmentation
des génératrices spéciales à l’artillerie, on peut en cas d’avarie
assurer, au moins à vitesse réduite, lo fonctionnement des
tourelles et de leurs monte-charges. On dédouble les génératrices,
en fixant à 80 volts leur force électromotrice : on les monte en
tension pour le fonctionnement normal à 1G0 volts, et n’en faisant
marcher que la moitié, on obtient la manoeuvre à demi-vitesse
environ, avec 80 volts aux bornes des moteurs.

Dans cet ordre d’idées, rien n’empêche d’employer pour les
moteurs un système d’alimentation complètement différent de celui
des projecteurs : on a proposé notamment d’adopter le courant
triphasé pour tout ce qui est moteur à bord. Outre la simplicité
de construction des moteurs asynchrones, on cite à l’avantage d’un
tel système son inaptitude à produire aucun effet d’électrolyse. Ce
sont là avantages sensibles ; mais, dans l’état actuel des connaissances
que l’on a sur les deux genres de moteurs, on peut dire que
le moteur à courant continu se conduit plus facilement que le
moteur triphasé, qu’il se prête mieux aux variations de vitesse
dont on a besoin à bord des bâtiments et que la canalisation à deux
fils est plus simple à établir que la canalisation triphasée. Nous
savons d’ailleurs que le courant continu n’est en rien inférieur au
courant triphasé sur le point de l’économie de cuivre (§ 348) , tant
qu’on limite le potentiel aux valeurs qui n’exposent le personnel à
aucun accident grave, condition nécessaire à bord d’un navire.

Quelque avantage d’ailleurs que présentent en principe les solutions
économiques, il ne faut pas oublier que la simplicité est une
qualité fondamentale à bord d’un navire, et qu’à ce point de vue
il est regrettable d’abandonner l’uniformité dans l’alimentation.
On en revient alors à l’égalité du voltage, on associe en quantité
toutes les dynamos du bord sur les barres d’un tableau qui distribue
l’énergie aux projecteurs » à l’incandescence et aux moteurs.
358 INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES A BORD DES NAVIRES.
Jusqu’ici on s’en est tenu pour la tension commune aux 80 volts qui
suffisent aux projecteurs, en dépit du poids do cuivre des canalisations.
Il est permis de penser qu’on en viendra, dans un avenir
plus ou moins prochain, à admettre une élévation notable du voltage
général, dût-on, comme nous le disions plus haut, munir les
circuits des projecteurs de résistances plus grandes.

Mais, à côté de la simplicité, il y a pour conduire à l’augmentation
du poids de cuivre des canalisations à bord des navires une autre
cause, c’est la nécessité où l’on se trouve d’assurer un rechange aux
câbles d’alimentation des appareils principaux, et de doubler
presque exactement lo poids et lo prix de la canalisation. Nous
étudierons un peu plus loin les dispositions de principe que l’on a
adoptées dans ce but. Examinons auparavant comment se peuvent
grouper les divers récepteurs à alimenter.

362. Groupement des récepteurs : tableaux de répartition,
d’assooiation et de distribution. — On a pendant
longtemps groupé les récepteurs d’après la simultanéité de leur emploi
: telles lampes utiles seulement à la mer par exemple, ou sur rade
au contraire, ou encore pendant le combat, étaient séparées des
autres et alimentées par un circuit spécial, où la manoeuvre d’un
commutateur permettait d’envoyer à volonté lo courant de l’une des
dynamos du bord. On installait ainsi, pour la seule incandescence,
de nombreux circuits, circuit de jour, circuit de nuit, circuit de mer,
circuit de combat, etc. ; tous ces circuits, indépendants , cheminaient
souvent côte à côte pour se répartir dans tout le bâtiment.

Outre la complication des canalisations, une telle combinaison
avait lo grave inconvénient de réunir sur un môme circuit des
récepteurs protégés et des récepteurs exposés au contraire à des
avaries presque certaines au combat, avaries qui, malgré l’emploi
de coupe-circuit fusibles, pouvaient compromettre le service des
récepteurs demeurés intacts. On a renoncé, depuis quelques années
déjà, à une combinaison si peu rationnelle, et l’on a séparé le plus
complètement possible les récepteurs non protégés de ceux qui sont
placés à l’abri du cuirassement. Sous condition de cette division
fondamentale, on a d’ailleurs adopté divers modes de répartition,
qui ont paru dans chaque cas offrir divers avantages. Les solutions
varient.
CANALISATION ; TABLEAUX. 359
Si l’on maintient le principe de la séparation des sources, on est
tenu de limiter l’importance de chaque circuit à la puissance unitaire
des dynamos. On alimente alors les projecteurs à part, puis,
à part encore, l’ensemble des lampes et des moteurs non protégés ;
on divise, d’autre part, les récepteurs protégés en plusieurs
groupes, d’importance égale à peu près, incandescence et ventilateurs
d’un côté, moteurs d’un autre, moteurs des tourelles d’un
troisième, s’il y a lieu. Chaque groupe a do la sorte son ou ses
circuits, qu’on peut alimenter à l’aide de telle ou telle dynamo, par
la manoeuvre d’appareils de répartition dont nous donnerons plus
loin quelques exemples (§ 304). En principe lo tableau de répartition
comprend, dans ce cas (fig. 947)  : 1° des barres ou plots
qui sont reliés aux bornes des dynamos et 2° les barres origines

des divers circuits principaux qui correspondent aux divers groupes
de récepteurs : le jeu des coupleurs permet de relier telle ou telle
paire do barres-origines à telle ou telle paire de plots-dynamos,
mais ces coupleurs sont disposés de telle sorte qu’on ne puisse relier
un circuit qu’à une seule dynamo.

Si l’on admet au contraire l’association en quantité des dynamos,
on peut réduire au minimum le nombre des circuits distincts.
Ceux-ci ont leurs origines communes, et les pôles des dynamos se
trouvent reliés entre eux comme l’indique la figuro 948, par les
barres du tableau d’association. On peut réaliser ainsi une économie
sur le pokU et le prix des appareils de réparlition, et, en
confondant tout ou partie des circuits principaux, réduire le prix
des câbles. Toutefois il convient de séparer du reste de la cana*
Fig. 017.Fig. 918.3G0INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES A BORD DES NAVIRES.
lisation le circuit des récepteurs non protégés, afin de limiter à ces
derniers les conséquences des avaries qui peuvent s’y produire. Il
importe de toutes façons de conserver aux projecteurs leurs circuits
spéciaux, car, tout exposés qu’ils sont au feu de l’ennemi,
il faut les soustraire aux effets des avaries survenues à d’autres récepteurs
et les sauvegarder, pour ainsi dire, par la simplicité môme
de leur canalisation.

Quelle que soit la combinaison que l’on adopte d’ailleurs, chaque
groupe principal d’appareils recevra son courant d’un tableau de
distribution D (fig. 949)  : les barres de ce dernier seront reliées directement

soit au tableau de répartition H par des câbles tels quel »,
soit aux conducteurs issus du tableau de couplage par une dérivation
analogue. Chaque circuit s de récepteurs importants r se munit
généralement d’un interrupteur I et d’un ampèremètre A. Il en est
de même des circuits secondaires qui alimentent tout un groupe
de récepteurs moins importants par l’intermédiaire d’un tableau
analogue au premier, f/par exemple. Un voltmètre V permet de lire
à volonté les voltages aux barres de chaque tableau tel que D.

Nous rencontrerons plus loin des exemples de ces tableaux ;
nous nous contenterous d’ajouter pour le moment que sur les càFlg.
919.CANALISATION ; TABLEAUX. 361
blcs principaux P ou secondaires s sont toujours disposés des coupecircuit
c c : ceux-ci sont calculés pour fondre lorsque l’intensité
qui les traverse dépasse d’une certaine quantité sa valeur normale
: on assure ainsi l’isolement de toute branche, primaire ou
secondaire, qui par suite d’une avarie maintiendrait la dynamo en
court circuit (dénudation et contact des câbles d’aller et de retour).
363. Dédoublement des postes de dynamos ; doublement
des circuits principaux protégés ; lignes de secours.
— La simplicité de l’installation conseillerait d’adopter pour les
dynamos un poste unique que l’on choisirait a proximité des
chaudières, afin de réduire au minimum le développement du
tuyautage. Mais une avarie grave survenue dans le compartiment
unique des génératrices risquerait d’entraîner l’anéantissement de
tous les services électriques du bord. Pour éviter cet inconvénient,
on sépare lo plus souvent les génératrices en deux postes, le poste
N et le poste M. Une telle solution ne présente pas d’inconvénient
au point do vue du développement en longueur des tuyaux
de vapeur qui alimentent les dynamos, lorsque les chaudières,
réparties elles-mêmes en divers groupes sur le navire, peuvent
également se trouver à proximité des deux postes ; mais il n’en
est pas do même, lorsque les chaudières sont voisines les unes des
autres, car on substitue alors, partiellement au moins, le transport
d’énergie par la vapeur au transport par l’électricité. En ce qui
concerne les câbles principaux, le dédoublement des postes de
dynamos pourrait n’entraîner aucun accroissement de longueur :
il suffirait de répartir en deux groupes les récepteurs de chacune
des séries précédentes et de les greffer par exemple sur deux circuits
tels que B et T (fig. 950). Mais on veut • mpêcher encoro que
la mise hors de service de l’un des groupes A ou A\ des dynamos
Fig. 950.302 INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES A BORD DBS NAVIRES.
n’entraîne l’arrêt des récepteurs correspondants, et l’on prolonge
les câbles principaux B et T commo l’indiquent les tracés pointillés
B' et T’.

On constitue ainsi, pour chaque groupe de récepteurs importants
du moins, une double canalisation qui s’étend sur toute la
longueur du bâtiment ou à peu près, et qui suit les cloisons longitudinales
à bâbord et à tribord. On admet cette mesure de précaution
: 1° pour les moteurs protégés, 2° pour l’incandescence et
les ventilateurs protégés. Pour les premiers, les circuits tribord
et bâbord se servent mutuellement et actuellement de rechange,
car les tableaux des moteurs sont reliés directement aux deux
circuits, comme l’indique la figure en »i, m et des commutateurs
convenablement disposés permettent de prendre du courant à tribord
ou à bâbord en t ou en b à volonté, sans jamais cependant
admettre l’association en quantité des dynamos N et M. Pour
l’incandescence protégée, les deux circuits ne se servent pas exactement
de rechange : ils se complètent seulement en alimentant
chacun la moitié des lampes de chaque compartiment protégé.
Le principe do la répartition des lampes est donné par ^a
figure 951 : sur quatre lampes L, L, Lt Lt disposées par exemple

à peu près aux sommets d’un carré,
on en greffe deux en diagonale sur
chaque circuit. De la sorte, en cas
d’avarie de l’un ou do l’autre poste
ou de mise hors de service de l’un
ou de l’autre circuit, le compartiment
en question reçoit encore un
demi-éclairage. Pour certaines lampes
cependant dont lo fonctionnement
est essentiel, on admet l’alimentation

à volonté sur chacun des deux circuits.

Les dispositions que nous venons de décrire assurent ainsi le
rechange d’alimentation aux principaux moteurs protégés et la
quasi-certitude de l’éclairage au moins à demi-intensité pour chacun
des con partiments étanches du navire, mais elles suppriment
le rechange d alimentation pour tous les circuits non doublés.
Cela n’a pas d’inconvénient sérieux pour l’éclairage des étages
Fig. 051.CANALISATION ; TABLEAUX. 363
supérieurs, que, par parenthèse, on rattache le plus souvent au
poste M en raison de la situation de la plus grande partie des
lanïpes (chambres d’officier, etc.)  : ces lampes peuvent être en
effet alimentées par l’une ou par l’autre des dynamos de ce poste.
Mais pour les feux de navigation et surtout pour les projecteurs
dont le fonctionnement doit être assuré par tous les moyens possibles,
la réduction des moyens d’alimentation est un défaut grave.
Pour y remédier, on établit entre les deux postes des lignes de secours.
Ces lignes partent chacune d’un tableau de répartition, à la
façon d’un circuit à alimenter, et aboutissent au tableau de l’autre
poste à la manière des barres des dynamos de ce poste. Grâce à
ces lignes que l’on voit sur le schéma général de la figure 952 (l) ,
(1) Sur ce schéma, on a représente convcntionnclletnenl par un trait simple chacune
des lignes à deux AU de ta canalisation.Fig. 952.364 INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES A BORD DES NAVIRES.
les dynamos des deux postes peuvent se mettre indistinctement
sur n’importe quel circuit du bord. On peut alors en service courant
les employer à tour de rôlo à l’alimentation de l’éclairage
permanent.

On remarquera sur ce schéma que les projecteurs du milieu du
navire, ainsi que les feux de navigation et de signaux peuvent
recevoir leur courant, à volonté, du poste N et du poste Ai des
dynamos.

364. Exemples de tableaux de répartition. — Nous avons
déjà rencontré au chapitre III de la septième partie des exemples
des dispositions adoptées pour les tableaux de répartition. Nous
ne décrirons ici qu’un des nombreux systèmes de coupleurs répartiteurs
que l’on peut imaginer.

Représentons en P P' par exemple (fig. 953) les extrémités de
l’un quelconque des circuits principaux qu’il s’agit d’alimenter

à l’aide do l’une quelconque
des dynamos dont les pôles
sont reliés aux barres Dt D’, et
D, 1) ',. Nous supposons, pour
plus de simplicité, que deux
dynamos puissent suffire à
l’ensemble des lignes reliées
au tableau ; s’il en fallait davantage,
on disposerait autant
de paires de barres semblables
à D, D’,, le principe des
annarcils resterait le même.

Ce qu’il nous faut réaliser, c’est l’union entre P et D, en même
temps qu’entre P'et I) ',, ou entre P et D, en même temps qu’entre
P et 1) •', : dans ce but, nous armerons les points à relier d’antennes
que nous amènerons en face les unes des autres, comme
l’indique la figure 953 (') , et, à l’aide de plots isolés / ;, p\ ou
p,p'u nous opérerons à volonté la conjonction des barres D, D’, ou
D,1) '2 avec P P'. Il nous suffira de rendre les plots solidaires pour
qu’il soit impossible de joindre à la fois P P' aux deux paires de
(l) Sur cette figure, nous avons, comme sur d’autres déjà, représenté les (ils positifs
par des traits noirs et les négatifs par des traits doubles.Fig. 95.3.
barres D, D’, et D, D’, : on évite ainsi l’association en quantité des
deux dynamos. Il importe d’assurer un excellent contact entre
les plots d’union et les antennes des barres et, en même temps,
d’éviter des contacts partiels. Dans ce double but, on donne aux
antennes les dispositions habituelles en les constituant de lames
de cuivre rouge en forme de ressort, on conserve le principe de
la séparation par glissement (§ 2V1 tome I) , on arme la tige, qui
relie mécaniquement l’ensemble des trois plots, de ressorts de
rappel à la position zéro, position intermédiaire que suppose la

ligure, et, de plus, on ménage à
l’équipage mobile des plots trois
positions d’arrêt, déterminées
par le jeu d’un loquet à ressort,
pour le maintenir soit à la conjonction
sur les barres supérieures,
soit au zéro intermédiaire,
soit à la conjonction sur les barres
inférieures. La figure 95i
montre d’une façon suffisamment
explicite les dispositions qu’on
peut adopter pour cet appareil.

Chaque circuit à alimenter par
le tableau a son système d’antennes
et de plots mobiles.

Quant aux dynamos, elles peuvent
être reliées directement aux
barres D, D’, ou D, D’, comme
nous l’avons supposé, ou bien
on peut ne les relier à ces barres
que par l’intermédiaire de conjoncteurs
identiques à ceux des
circuits PP', placés à côté mémo
de ces derniers. Il suffit pour le
concevoir d’imaginer que les barres
PP' correspondent aux pôles
d’une dynamo quelle qu’elle soit :
par la manoeuvre des plots, on
COtRS D’ÉUCTIUCmî. — T. II.Fig. 951.300 INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES A BORD DES NAVIRES.
reliera la dynamo en question aux barres supérieures. C’est ainsi
que chaque dynamo possédera son propre conjoncteur ; c’est ainsi
encore que se terminera la ligne de secours issue d’un autre poste
et que les dynamos de ce dernier pourront se relier à l’une quelconque
des paires de barres DD.

Chaque dynamo est munie de son ampèremètre A et de son
voltmètre V. Chaque circuit principal est également pourvu le
plus souvent d’un ampèremètre tel que a » Les extrémités de chaque
circuit, de même que les abouts des pôles de chaque dynamo,
se séparent haut et bas du tableau, comme l’indique la figure 955.
Les cables ne rejoignent le tableau que par l’intermédiaire de

cotipc’circuits ce. Dans le cas delà figure, qui no représente qu’une
partie des circuits et des dynamos, on voit, par la position des
plots, que la dynamo A par exemple est reliée aux barres inférieures
et qu’elle alimente le circuit nn\ Le dynamo $ est au
repos, et le circuit mm’ également.

365. Exemples de tableaux d’association. — Lorsque, à
l’inverse du cas précédent, on admet l’association des dynamos
compound en quantité, il faut prendre diverses précautions pour
iFig. « 55.CANALISATION ; TABLEAUX.307
éviter l’inversion du courant non seulement dans les inducteurs
en série, mais dans les induits. On pare au premier inconvénient
comme nous le savons (§ 225 tome 1) à, l’aide du fil d’équilibre,
et, pour empêcher le renversement du courant dans l’induit en cas
de baisse exagérée de la force électromotrice de l’une des dynamos,
on munit chaque dynamo d’un interrupteur automatique analogue
à ceux que nous avons déjà rencontrés (§ 359 tome II). Les
dynamos ont toutes leurs bornes négatives par exemple directement
reliées à l’une des barres du tableau d’association, et leurs
interrupteurs, qui doivent au besoin rompre à la fois leur communication
avec la seconde barre du tableau et avec le fil d’équilibre,
sont disposés comme l’indique en A, A, la figure 956. L’électro

de manoeuvre peut agir directement sur le levier A, comme
on l’a vu au § 359 (fig. 937). On peut le disposer au contraire
comme l’indique en D,B,… la figure 950 et lui faire commander
directement un interrupteur placé sur le circuit d’un électro en
dérivation r,r,… Ce dernier, greifé d’ailleurs aux balais mômes do
Fig. 950.308 INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES A BORD DES NAVIRES.
la dynamo qu’il protège, lâche son armature A ! Aj… soit lorsque
le courant de la dynamo devient trop faible (coupure en p, pît..) 
soit lorsquo la différence de potentiel aux balais diminue trop.

On obtient une précision plus grande en employant un relais
différentiel, comme l’a fait sur divers bâtiments la Société des
Forges et Chantiers de la Méditerranée. La figure 95G donne le
principe de cette disposition. Les électros V et /, »•',.•• sont greffés
respectivement entre les barres du tableau et entre les balais des
dynamos (les balais négatifs sont en communication directe avec la
barre négative) et ils opposent leurs attractions sur les leviers c, Cj…
Par ce moyen, la différence de potentiel de chaque dynamo se
compare en quelque sorte îi celle qui existe aux barres, et les interrupteurse,
c,… ne restent appliqués sur les plots en p', p'â qu’autant
que la différence de potentiel produite par la dynamo reste
supérieure à celle des barres. Sitôt que, pour une raison quelconque,
la différence de potentiel de la dynamo tombe au-dessous de
cctlc dernière, l’électro V l’emporte et le levier correspondant, en
s’écartant de ses plots, coupe le courant au relais rt ou r,. Ce
dernier abandonne arssitôt son levier Ai ou A„ et la dynamo
trop l’aiblo se sépare du tableau. On remarquera incidemment
que le courant principal est ainsi coupé alors qu’il est faible.

Le relais différentiel, qu’on peut faire petit en raison de la
faiblesse des résistances que met en jeu le mouvement de son levier,
se règle avec toute la précision désirable a l’aide d’un ressort
antagoniste ; ce ressort n’a été représenté que sur le levier C,. H
n’échappera pas que c’est ce relais qui devient l’unique régulateur
de la dynamo qu’il protège, car il empoche môme de l’introduire
en circuit tant qu’elle ne donne pas une différence de potentiel légèrement
supérieure a celle qui existe aux barres : on a beau fermer
le levier B, par exemple pour mettre en circuit la dynamo
D,, celui-ci ne prend que si la différence de potentiel est assez
forte pour fermer p', et laisser ;•, appliquer A, sur les plots ^,c, /, ;
aussitôt le courant passe et maintient H,.

U est à peine besoin de faire remarquer d’autre part que c’est
la chute de volts par effet Joule dans le circuit de chaque
dynamo, qui fournit la stabilité voulue au fonctionnement de ces
appareils, en ménageant une marge aux variations de la force
CANALISATION ; TABLEAUX. 309
électromotrice totale c de chaque dynamo. Si en effet une dynamo
se trouve fournir une force électromotricc e un peu faible, sous
condition cependant d’ôtre plus grande que la différence V existant
aux barres du tableau, son courant se règle à une valeur
moindre, telle que la chute de volts ri rende la différence c—ri
égale à V. Il reste à veiller les ampèremètres et à égaliser les
débits entre les diverses dynamos : on agit pour cela légèrement
soit sur leurs régulateurs de vitesse, soit sur leurs excitateurs ;
le premier moyen dispense de l’emploi d’un rhéostat
qu’exigerait l’application du second.

On appréciera tout l’intérêt qu’il y a à séparer do l’interrupteur
A proprement dit l’appareil de précision, qui doit commander l’interruption,
lorsque l’on songera que les appareils dont il s’agit
doivent être traversés par des courants qui peuvent atteindre un
millier d’ampères : c’est-à-dire que leurs dimensions sont considérables
et que les efforts qu’il faut produire pour les manoeuvrer
avec sûreté et rapidité sont trop grands pour se prôter directement
à un réglage précis.

La Société des Forges et Chantiers de la Méditerranée applique
u la construction de ces interrupteurs les principes des brevets
Savatier, de Lagablc, Sauttcr-Harlé et Cic, que nous avons déjà
eu l’occasion de signaler (§ 2VI tome 1). La séparation des plots
tels que bt c, /i et du pont destiné à les unir se fait par écart
normal aux surfaces en contact, mais la rupture des courants ne
se fait que sur crayons de charbons (fig. 58V bis) ', le pont A
est formé par un ensemble de lames de cuivre qui offrent une
certaine élasticité. La figure 957 donne un tracé dont les dispositions
paraissent tout avantageuses, car elles sont ramassées
et les moments d’inertie des pièces mobiles sont très réduits. Ce
sont ici les plots tels que bt c, /, qui sont formés par des lames
de cuivre (la figure qui donne le profil de l’appareil ne laisse
voir qu’un seul de ces faisceaux de lames bb) , l’armature de jonction
AA, portée sur le levier // mobile autour du point o, est maintenue
au contact des lames par l’action des deux solénoïdcs/* /• et
rappelée au contraire en arrière par le ressort U pour couper le
circuit de la dynamo, lorsque les solénoïdes ;• ;• ont leurs courants
interrompus par le relais différentiel C de la figure 950. Les deux
370INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES A BORD DES NAVIRES.
électros rr% qui agissent dans le même sens sur le levier /, ont des
rôles différents dont on trouvera l’explication au § 79 du tome I :
l’un des deux est du type défini par la figure 1G7 bis* il comporte

un fût mobile, relié à la bielle, m, tandis que le reste de son
circuit magnétique est monté sur le levier / par l’intermédiaire
des tourillons o' ; il fournit une action qui, à distance, est considérable,
et c’est lui qui fournit tout d’abord l’effort le plus grand
pour rapprocher l’armature A des plots £, lorsqu’elle en a été
écartée ; l’autre, au contraire, fixé au bâti F, ne donne avec son
noyau coupé droit, un effort considérable sur son armature a qu’à
très faible distance, et son rôle est de maintenir énergiquement
appliquée sur ses plots l’armature A, que l’électro à noyau ne
saurait aussi fortement retenir.

366. Cas de deux tableaux d’association ; appareils
destinés à les maintenir séparés. — Lorsque, tout en admettant
l’association en quantité entre dynamos voisines, on divise en
deux postes, pour des motifs de sécurité, les génératrices d’un
navire, on se réserve cependant la liberté d’alimenter chacun
Fig. 957.CANALISATION ; TABLEAUX. 371
des circuits principaux du bord par les dynamos de l’un quelconque
des deux postes, et cela directement sans l’intermédiaire
d’aucune ligne de secours du genre de celles qu’on emploie avec
les tableaux de répartition ; chaque circuit principal se trouve donc
attenant aux deux tableaux d’association, et il les relierait si l’on
mettait à la fois à la fermeture des deux conjoncteurs C, C*. On
doit éviter cependant d’alimenter un môme circuit à la fois par les
deux postes, par la raison que, si le réglage du potentiel est possible
entre dynamos voisines, on n’est nullement assuré d’égaliser
rigoureusement les potentiels de deux postes différents. U importe
donc, pour rendre impossible toute fausse manoeuvre, de relier

les deux conjoncteurs C{ C, d’un môme circuit sur les deux tableaux
par un mécanisme quelconque, qui ne laisse libre la fermeture
d’un conjoncteur que si l’autre est à l’ouverture.

On peut recourir aux combinaisons les plus variées : les leviers
de manoeuvre des conjoncteurs sont par exemple munis de verrous,
qui les immobilisent à la position de repos et qu’on peut retirer
chacun de son encoche en excitant un solénoïde, dont le circuit ne
reste fermé qu’autant que le conjoncteur opposé est au repos
(fig. 959). Pour dégager le verrou V, qui maintient immobile le
levier L, du conjoncteur C„ on abaisse le contact /,, mais lesoléFig.
958.Fi« . O.W.372 INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES A BORD DES NAVIRES.
noïde S, ne reçoit de courant et n’aspire son verrou que si le commutateur
C8 est lui-même en prise. Si au contraire le conjoncteur
C2 alimente le circuit P, le verrou Vs, relire de son encoche,
a coupé le circuit de S, en « ,, où une bague en ébonitepar exemple
s’est interposée entre les plotspt.

Ainsi qu’il est facile de s’en rendre compte, le changement
d’alimentation nécessite l’interruption de fonctionnement du circuit
P pendant un temps qui peut être assez long. Supposons
en effet que le circuit en question soit en conjonction avec le tableau
A', le commutateur C, est écarté de sa position de repos
et le verrou V, au recul. Lorsqu’on voudra alimenter par l’arrière,
on préviendra le poste M qui abaissera son conlact i„ mais
le verrou V, ne se retirera que lorsque le posle A/, prévenu également,
aura ramené le commutateur C, dons la position de la
figure, supprimé par le fait l’alimentation et ouvert l’interrupteur
i„ pour que le verrou V, puisse retomber dans son encoche. Le
poste M verra alors se retirer le verrou V, et pourra manoeuvrer
le commutateur C,.

Si l’on veut réduire le temps nécessaire au changement d’alimentation,
on pourra étendre au levier môme des commutateurs’
l’action des solénoïdes S, et S„ au lieu de la limiter à la manoeuvre
d’un verrou. On peut employer par exemple des commutateurs à
relais du genre de ceux que nous connaissons et disposer les
connexions comme l’indique la figure 900 : cette figure représente
en G, et G* les barres des tableaux d’association N et M et en
P les câbles de l’un des circuits principaux, qui s’étend sur la lonFij{.
000.CANALISATION ; TABLEAUX. 373
gueur du bâtiment à bâbord par exemple. Les conjoncteurs Ci et
d sont représentés tous deux au repos, écartés de leurs plots par
leurs ressorts R sur le tableau M comme sur le tableau N ; dans
cette position ils ferment les circuits des solénoïdes S, et S* par les
plots pi pi et / ;, pà sur lesquels ils reposent, et il suffit d’abaisser
soit l’interrupteur in soit l’interrupteur t„ pour fermer le conjoncteur
Ct ou le conjoncteur C ». Puis, lorsque C, sera abaissé, si l’on
veut changer l’alimentation, il suffira, à condition que l’interrupteur
i| soit abaissé — ce que le poste M aura vérifié, dès qu’il aura
été prévenu du changement à opérer — il suffira, disons-nous,
que le poste N interrompe le courant en it pour que Cj se relève,
ferme ; ;, p{ et laisse Ct s’abaisser seul.

La figure montre deux connexions tt et /, intérieures aux conjoncteurs
C, et C, : le rôle do ces connexions est d’envoyer le
courant directement dans l’électro d’un commutateur une fois l’alimentation
établie par ce commutateur et d’empêcher qu’une
avarie survenant aux longs fils de communication entre les électros
S, et Si ait la moindre influence sur le fonctionnement établi.

367. Exemples de tableaux de distribution. — A titre
d’exemple de tableaux de distribution, nous nous contenterons
d’indiquer les dispositions du tableau d’incandescence que représente
la figure 9C1. Le courant arrive du tableau de répartition
H par la borne A, traverse l’ampèremètre et aboutit à la
bande supérieure B d’où partent les conducteurs d’aller aux
ponts supérieurs, à bâbord et tribord b et *, aux signaux S, aux
feux de navigation N et à l’éclairage extérieur E. Les commutateurs
interrupteurs correspondant à ces divers circuits secondaires
ont tous les mômes dispositions, avec un plot de repos et
un plot d’alimentation. Les cables de retour aboutissent aux
bornes inférieures b' ? S’ N’ E', et se réunissent à la barre inférieure
B qui est eu communication fixe avec le tableau de répartition.
Chaque câble, à son issue du tableau de distribution et à son
entrée sur ce môme tableau, est muni d’un coupe-circuit c. Le
voltmètre, muni d’un interrupteur à ressort i, fournit, quand on le
désire, la différence de potentiel entre bornes A et B ; on ajoute
souvent une lampe témoin L qui donne en permanence par son
éclat la mesure approximative de cette môme différence.

Lorsque les feux de signaux sont disposés pour recevoir le
courant d’une batterie d’accumulateurs, on ajoute au tableau un

ensemble de commutateurs et disjoncteurs, a »-' répond aux
conditions que nous avons indiquées au § 310 de la Ve parlie
(« g. 821).
Fig. 00 t.
CHAPITRE II.
Appareils de coiiimniide de » moteur*.

368. Divers genres d’appareils de commande. — Nous
avons examiné d’une façon générale au § 3G1 quels genres de moteurs
convenaient le mieux aux divers services d’un navire. Le plus
souvent les variations d’allure s’obtiennent à l’aide d’un rhéostat,
dont la manoeuvre fait varier la résistance de l’induit. L’appareil
de commande du moteur comporte alors simplement un
ensemble de touches et de leviers, dont le jeu doit permettre non
seulement d’introduire ou d’enlever des résistances, mais encore
d’inverser le sens des connexions pour produire les changements
de marche du moteur et de mettre l’induit en court circuit pour
déterminer l’arrêt rapide. Mais, lorsqu’on a besoin de faire prendre
au moteur des régimes déterminés différents, on a recours à
des changements de connexion entre parties d’enroulement d’induit
ou entre induits do moteurs jumeaux : le tableau de manoeuvre
des moteurs comprend alors, en plus des appareils précédents,
un coupleur du genre de ceux dont nous avons décrit le principe
aux §§ 2VG et 309.

Lorsque le moteur n’admet qu’un courant de peu d’importance,
les commutateurs divers du tableau se manoeuvrent 6 la main, et
leurs dispositions correspondent directement aux types des figures
589 et 002 ter par exemple, où les frottements mis en jeu dans le
mouvement do glissement des barres sur leurs plots n’offrent pas
une trop grande résistance.

Lorsque, au contraire, les commutateurs du moteur doivent
porter un courant de forte intensité, il y a grand avantage à
recourir à l’emploi d’appareils à bascule (§ 2'ii tome 1) et à les
munir de relais qui permettent de les actionner instantanément
à l’aide d’un faible courant. Les appareils de commande du
moteur comprennent alors deux parties distinctes : d’un côté, l’en-
370 INSTALLATIONS EÏ.KCTRIQUES A BORD DES NAVIRES.
scmhlo des leviers, plots, résistances où passent les courants de
forto intensité et que l’on disposo à proximité du moteur pour réduire
au minimum lo développement des gros câbles, et, d’autre
part, l’ensemblo des relais, conducteurs de faible diamètre et
commutateurs do petites dimensions, ces derniers no servant qu’à
exciter tel ou tel des relais pour faire basculer tel ou tel des leviers
précédents. Le posto de manoeuvre peut alors être séparé du
moceur, sans qu’il en résulto d’autre inconvénient que d’allonger
le parcours des fils de minime importance entre commutateur et
relais. C’est à la Société des Forges et Chantiers do la Méditerranéo
et à la m dson Sautter Harlé que revient l’honneur d’avoir réalisé lo
premier appareil de ce genre (manoeuvre électrique des tourelles
du croiseur chilien Capitan Prat, brevets Savatier, de Lagable,
Sautter, Harlé et C,c).

Lo schéma de la figure 902 résumo les dispositions de principe
des circuits dans ce système. Au-dessous de la ligne a $ sont tous
les câbles en relation directe avec le moteur : la génératrice est en
b et le moteur en R avec son inducteur en dérivation aux bornes
BB. Au-dessus de la ligne a 3 sont représentés les fils de faible
diamètre alimentant les relais. C’est pour dégager la figure que
nous avons ainsi séparé les deux ensembles de circuits : les électros
de manoeuvre des leviers i i et r r r sont représentés en double par
les cercles G, D, 1, 2, 3 sur la partie haute et sur la partio
basse de la figure ; leurs places sont celles qu’indiquent les cercles
tracés sous les leviers des conjoncteurs. Quand, en manoeuvrant
le commutateur ou manipulateur supérieur C dans un sens ou dans
l’autre, on envoie du courant dans l’un quelconque des électros en
question, on détermine l’abaissement du conjoncteur correspondant
qui bascule autour de son axe fâ et met en communication
ses plots l’un avec l’autre ; pendant ce temps tous les autres leviers
restent écartés de leurs plots sous l’action de leurs ressorts de
rappel, que nous n’avons représentés sur la figure que par un point
aux extrémités des leviers.

Les leviers ii sont les conjoncteurs inverseurs qui font marcher
le moteur dans un sens ou dans un autre. Si l’on a poussé
la barre du manipulateur sur la touche d par exemple, le courant
passe aussitôt de B+ à d et à B_ en excitant D et le levier i de con-
APPAREILS DE COMMANDE DES MOTEURS.377
joncteur do droite s’abaisse : la barre positive B'+ B"+ du tableau
des relais se trouve alors jointe par lo pont B"+ b'\ à la borne bu

du moteur en même temps que la borne b% de ce dernier se relie
par le pont b'\ B"_ à la barre négative B" B' du môme tableau.
Si on laisse la manette du manipulateur C à la première position
Fig. 9G2.
où elle repose sur le plot o, aucun des électros 1, 2 ni 3 n’est
oxcité, les ponts dos leviers r r r restent lovés et le courant n’a do
chemin que par les trois résistances rt rt >v Si l’on veut accélérer
l’allure du moteur, on pousse la barro du manipulateur C sur lo
plot 1, lo premier des leviers r s’abaisso alors et met en court
circuit la résistance r, par son pont bî" >•/. L’allure maxima s’obtient
en poussant la manette du manipulateur C sur le plot 3 ; on
abaisse ainsi le dernier des leviers r qui par son pont b3'" /3 met
en court circuit tout Je rhéostat. On voit qu’avec trois leviers tels
que r, on peut communiquer à la réceptrice quatre vitesses différentes
sur une même résistance mécanique.

Pour arrêter le moteur à un moment quelconque do sa marcho,
ou ramène la barrette du manipulateur à la position verticale, et
l’on coupe ainsi nécessairement le circuit de tous les électros.
Les leviers abaissés se relèvent donc successivement, et le circuit
d’alimentation du moteur se trouve lui-même coupé en b\ et b't.
Mais le moteur continuerait à tourner en raison même do la force
vive des masses en mouvement qui peut être considérable, si, en
se relevant sous l’action de son ressort de rappel, le levier du conjoncteur
i ne venait fermer en c’it comme il l’est en c,, le court circuit
K Ci cà K établi entre les bornes bt bt du moteur : l’arrêt se
produit alors avec une grande rapidité. On enroule quelquefois
les spires K du court circuit sur un noyau d’électro supplémentaire
qui, placé en dessous de la queue du levier i, ajoute son
effort à celui du ressort de rappel pendant tout le temps que
dure le courant d’absorption de la force vive des parties mobiles
: c’est là une garantie pour le maintien du court circuit jusqu’à
ce que le moteur ait cessé de tourner.

Tous les mêmes incidents se produisent à la marche opposée
lorsqu’on pousse la manette du manipulateur sur le côté g, et
qu’on met en jeu ainsi le conjoncteur G et les mêmes leviers r.

Divers autres systèmes permettent de commander ainsi un
moteur à distance ; nous en verrons des exemples dans les paragraphes
suivants.

369. Commande d’un projecteur. — Nous avons indiqué
au § 339 les motifs qui justifient l’adoption d’une commande à distance
pour les projecteurs des navires, et décrit en même temps

les mécanismes employés pour effectuer les deux mouvements de
pointage, en direction et en hauteur (fig. 892)  ; il nous reste à étudier
lo jeu de la commando électrique. Les courants nécessaires
à la mise en mouvement des deux induits sont ici assez
faibles pour qu’on puisse les faire passer directement au poste
de manoeuvre, d’autant que ce poste se trouve en général situé
entre les génératrices et les projecteurs ; do ^lus, il est essentiel
ici de faire varier la vitesse angulaire du faisceau lumineux d’uno
façon continue et selon les besoins du moment : c’est donc, sans
contredit, à l’emploi de rhéostats à manoeuvre directe qu’il convient
de recourir pour l’objet qui nous occupe.

L’inducteur I qui donne lo flux aux induits II et D est unique
(fig. 903) , lo circuit magnétique se partageant en deux branches.

Cet inducteur prend son courant aux bornes fâ qui communiquent
aux pôles BB de l’une des génératrices. Toutefois le couFig.
9G3.380 INSTALLATIONS ELECTRIQUES A BORD DES NAVIRES.
rant n’arrive à l’inducteur, et d’ailleurs aux induits, que par le
conjoncteur i ; c’est là lo distributeur commun à tout l’ensemblo
H I D. Lorsqu’il est dans la position qu’indique la figure, le courant
inducteur suit lo parcours £+ i $ V, I, 11,1', £_ et les deux
induits sont prêts à fonctionner.

L’induit du pointage en direction D, en dérivation sur l’inducteur,
reçoit son courant par l’intermédiaire du rhéostat inverseur
D’ dont la barre entre plots est isolanto : dans la position verticale,
position de stop, la barrette du commutateur relio les deux
plots ^ 5j qui sont les extrémités du circuit de l’induit, et le met
en court circuit pour produire l’arrêt ; dès que, enfournant la barrette
vers la gauche, on écarte son extrémité supérieure de la
touche £, et son extrémité inférieure de la touche 5i} l’induit se
trouve relié par son extrémité $4 au pôle £„ et par son extrémité
5, au point %' c’est-à-dire au pôle £+ par l’intermédiaire de toutes
les résistances ra rx et de l’interrupteur i. Le moteur démarre donc
dans un certain sens et continue à tourner à faible vitesse ; on
augmente la vitesse en poussant la barrette du rhéostat de droite
à gauche jusqu’à retirer du circuit les résistances ;•, r, (dans
la position de la figure, lo courant est fourni à l’induit par le
circuit 3+ i V ri Si D’i I*i B Dj D’a Sj $_). Pour stopper, on ramène
la barrette dans la position verticale, mouvement qui réintroduit
successivement les résistances en circuit et met finalement l’induit
en court circuit ; l’arrêt est presque instantané. Pour renverser
la marche, on pousse la barrette du commutateur le haut
vers la droite, et l’on obtient les mêmes phases que dans l’autre
sens.

L’induit du pointage en hauteur H reçoit son courant de la
même façon que l’induit D, par l’intermédiaire de l’interrupteur
i et du rhéostat inverseur H' qui, identique au rhéostat D’, permet
la mise en court circuit de l’induit, les variations de vitesse,
et les renversements de marche. Quant à l’arrêt automatique, il
suffît, pour en saisir immédiatement le jeu, de remarquer que les
deux contacts ce sont en communication constante avec £', c’est
à-àire avec le +, lorsque l’interrupteur i est,fermé ; si donc le
moteur H fait marcher vers le bas le faisceau lumineux lorsque
la manette du rhéostat H' est dans la position de la figure, le

doigt K venant manoeuvrer lo contact b mettra au 4- lo pôle du
moteur qui était au —, et les deux pôles du moteur se trouveront
au -t-, c’est-à-dire que lo moteur sera fermé en court circuit sur
lui-môme.

On remarquera que le schéma d’ensemble représente quatre
parties distinctes dans les connexions :

1° la dynamo G génératrice et son tableau GB+ B_ le tout généralement
placé sous le pont cuirassé du bâtiment ;

2° le tableau (D’ H' i)  de commando à distance des moteurs
du projectcir : ce tableau est placé au poste de commande du
projecteur ;

3° lo moteur à deux induits D I H avec son mécanisme d’arrêt
automatique, placé, avec les engrenages, dans lo socle du projecteur ;


4° la lampe à arc L, munie de son régulateur, avec son circuit
propre partant des bornes BB ; cette lampe et son régulateur
sont portés par le projecteur proprement dit.

Le câble ce est un câble à six conducteurs isolés sépa. ément et
enfermés dans une même gaine. Les câbles YY ainsi que les câbles
7' Y' sont en général indépendants l’un de l’autre.

370. Treuils, monte-charges, monte-escarbilles, treuils
d’embarcations, etc. — Les treuils s’emploient à de nombreux
usages à bord des navires, mais pour tous il n’y a pas les mêmes
raisons d’adopter la manoeuvre électrique, qui suppose toujours un
nouveau développement donné aux génératrices et entraîne ainsi
une augmentation du prix et du poids de l’installation. On a construit
cependant des treuils électriques pour le service des embarcations,
pour l’expulsion des escarbilles, pour l’approvisionnement
des canons, etc. Les raisons d’ordre général que nous avons
données au § 3G0 paraissent justifier plus spécialement dans ce dernier
cas l’emploi du moteur électrique ; car, outre qu’il s’installe
sans inconvénient à proximité des soutes d’où l’on a toujours éloigné
les moteurs à vapeur, le moteur électrique se prête parfaitement
à l’installation d’arrôts automatiques aux extrémités de course du
monte-charge.

L’étude de la partie mécanique des treuils fait partie du Cours de
mécanique appliquée de l’École du génie maritime, celle des inscouns
D’ÉLECTRICITÉ. — T. U. 25
382 INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES A BORD DES NAVIRES.
foliations spéciales au service des munitions se rattacho aux Cours
de construction ou d’arlillcrio, ot nous n’avons ici qu’à nous occuper
de la partie électrique proprement dite. La nécessité de définir
la donnée du problème nous entraîne ccpendantà remarquer que
tantôt le moteur du treuil doit ogir à la descente comme à la montée,
et qu’il faut alors le munir d’appareils do renversement de marche,
et que tantôt il meut une noria dont le mouvement se fait toujours
dans le môme sens ; enfin parfois on peut compter sur le poids des
chaînes ou autres accessoires pour faire dévirer le treuil. Dans ce
dernier cas, on le munit de freins de divers systèmes, et les transmissions
mécaniques doivent ôtre réversibles. Dans le premier, au
contraire, on ne s’astreint point à cette condition, et l’on trouve
souvent avantage à introduire entre l’induit et les chaînes une
vis tangente à une roue striée. C’est la disposition que donne en
particulier la figure 904 (treuil do MM. Sautter, Harlé et Cie). On
remarquera sur cette figure les formes de la dynamo réceptrice,
dont les inducteurs enferment presque complètement l’induit. La
manivelle supérieure et la chaîne représentée en traits discontinus
permettent, en cas d’avarie, de hisser la charge à bras.

Pour déterminer les arrêts aux extrémités do course, on peut employer
de nombreux moyens, soit qu’on fasse mouvoir le commutateur
de mise en marche par un doigt qui lo ramène au zéro
après un certain nombre de tours de la machine, soit que la benne
elle-même, en arrivant aux points voulus, un peu avant ses extrémités
de course d’ailleurs, manoeuvre un levier et mette progressivement
le moteur en court circuit, afin de produire le ralentissement
et l’arrôt complet. Le premier moyen a l’inconvénient de
laisser le jeu, qui se produit toujours à la longue dans les transmissions,
fausser la correspondance entre benne et points fixes : on
interpose d’ailleurs sans difficulté entre ces deux parties un tablier
ou un bout de rail mobile, qui suffit amplement à racheter de
légers défauts de coïncidence : on se dispense ainsi de recourir à
d’autres procédés plus précis mais aussi plus compliqués, tels que
l’asservissement du moteur.

L’appareil de commande du moteur peut ôtre un simple rhéostat
inverseur qui, au zéro, mette d’ailleurs l’induit en court circuit.
Le schéma en est alors en principe celui qu’indique la figure 905.
APPAREILS DE COMMANDE DES MOTEURS. 383
C’est sur la barre »*' que vient agir le doigt d’arrêt qui est porté
par l’une des pièces mobiles du treuil, ou encore lo levier que la

benne actionne elle-même : un ressort de rappel énergique ramène
rapidement cette barre au zéro, sitôt que le levier l’a dégagée.

La résistance du ressort offre d’ailleurs l’avantage d’obliger
l’homme qui manoeuvre le rhéostat, au moment de la mise en
Fig. 961.
marche, à no gagner que lentement les touches d’admission directe
du courant dans l’induit. Nous avons en effet déjà remarqué au
§ 2' »0 du tome I qu’une suppression trop rapide des résistances à
l’admission laisse croître par trop le courant et l’effort au démarrage
: les courbes do la figure 900, relevées à l’ampèremètre enregistreur

sur un monte-charges muni du simple rhéostat en question,
mettent ce fait en évidence (la pointe intermédiaire A de la
courbe relevée à la montée, correspond sans doute à un accroissement
de résistance momentanée du à un défaut de graissage ou
d’ajustage au point correspondant du parcours de la benne).

L’emploi des relais à la commande des commutateurs offre encore
un moyen simple de rendre impossible la suppression des
résistances avant que le moteur ait pris de la vitesse et donné
par suite une force contre-électromotrice convenable : il suffit,
en effet, ainsi que nous allons le voir, de greffer aux bornes
mêmes de l’induit le fil d’excitation de l’électro qui commande le
retrait des résistances. Le système de commande des commutaFig.
9C5.Fig. 9C6.
APPAREILS DE COMMANDE DES MOTEURS.
38ii
teurs par relais, qui n’absorbent que do faibles courants, s’applique
d’ailleurs très avantageusement au cas d’un monte-charges : non
seulement l’emploi do ce système permet de remplacer par une
transmission électrique de minime encombrement les tringles de
transmission entro lo levier que manoeuvre la benno à ses extrémités
de course et le rhéostat, mais il se prête à l’établissement
d’un double commutateur do manoeuvre, l’un au poste supérieur,
l’autre au poste inférieur : on est donc assuré de ne faire monter
ou descendre la benno que lorsque, des deux postes, on est prêt à
la faire partir et à la recevoir.

Examinons d’abord quelles dispositions on peut donner au levier
conjoncteur et aux électros et ressorts qui agissent sur lui. Les plots
à joindre sont représentés en at at et en « ., a2 sur la figure 9C7.

Les ponts qui les relient lorsque le levier est abaissé vers la gauche
sont faits de lames de cuivre flexibles bt bx. En c, c » et ct c3 sont les
charbons de rupture dont nous avons expliqué le rôle au§ 241 du
tome 1. Le levier LL bascule autour de l’axe a*' sous l’action du
solénoïde D, enroulé d’un fil de faible diamètre, ou sous celle d’un
ressort r lorsqu’on interrompt le courant du solénoïde. Ce sont là
dispositions essentielles de l’appareil. On le munit en plus, lorsqu’il}'
a lieu, de contacts en charbons c’ c’ et d’une traverse t’ dont
le rôle est de fermer l’induit du moteur en court circuit pour
l’arrêter, sitôt que le courant s’est trouvé coupé en ax a, et at at.
Quelquefois on dispose, du même côté que le ressort r, un électro
sur lequel on enroule le fil de court-circuit, de façon que le couFlg.
967.
INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES A BORD DES NAVIRES.

rant engendré par le moteur pendant ses derniers tours vienne
ajouter un effort considérable à celui du ressort, et que le maintien
du levier à sa positon d’interruption se trouve mieux assuré ; nous
rencontrerons ultérieurement des exemples de loviers munis de cet
accessoire (fig. 908).

On peut disposer les circuits de commande du monte-charges
comme l’indique le schéma de la figure 908. Sur les trois leviers à
bascule qu’actionnent les électros M, D et R, deux leviers M et D,
jouent le rôle d’inverseurs en reliant, tantôt dans un sens et tantôt
Fig. 968.
dans l’autre, selon quo l’un ou l’autre est abaissé, les extrémités
ô, et bt du circuit de l’induit aux bornes 4- et — de la canalisation,
et lo troisième, en se levant ou en s’abaissant, laisse le conducteur
de grande résistance R seul en circuit sur l’induit, ou lui ajoute le
court-circuit de sa traverse conductrice /. L’électro de manoeuvro
du levier R est en dérivation aux bornes bt b% do l’induit et il
n’attire son armature, pour abaisser t et supprimer par le fait la
résistance de démarrage, que lorsque, en tournant, le moteur a
atteint une force contrc-électromotrice assez grande pour qu’il n’y
ait plus à redouter la liaison directe de l’induit aux bornes -f- et —
do la canalisation.

L’ensemble des circuits que parcourt lo courant principal ressort
nettement sur la figure. Tout d’abord, le commutateur C permet
d’alimenter le moteur soit par le circuit de tribord soit par celui de
bâbord ; sur la figure, la barre du commutateur, qui porte deux
plots séparés, est en position d’alimenter par tribord. L’inducteur
du moteur prend son courant aux bornes mômes du commutateur C
et le moteur est prêt à fonctionner, mais l’induit ne reçoit aucun
courant, tant qu’on laisse les barres conductrices des commutateurs
de manoeuvre c, et Cj à la position d’arrêt. La figure supposo que
la beune vient d’arriver en bas de sa course ; un instant avant, les
barres des deux commutateurs étaient à la descente, la barre de c,
verticale et la barre de ct horizontale : mais la benne a fait basculer
cette dernière et l’a amenée à 45°, sur les plots d’arrêt.

Le schéma des circuits du courant des électros de manoeuvre est
tracé en trait fin. On se rend compte que, pendant la descente, le
courant, partant delà borne -+- du tableau, monte au commutateur
Ci le traverse par la barre verticale, redescend au commutateur
câ, le traverse par la barre qui alors est horizontale, passe par la
barre à l’interrupteur is (qui, avant l’arrivée de la benne, reste en
contact avec ses plots) , puis arrive à l’électro du levier D, le maintient
appliqué sur ses plots et regagne la borne — du tableau. Le
levier D étant abaissé, on voit immédiatement que c’est le frotteur
B, du moteur qui se trouve relié à la borne •+- du tableau et le
frotteur Bt à la borne —.

Sitôt que la benne arrive au bas de course, elle fait basculer la
barre de ct (position de la figure) , coupe le courant de l’électro D,
388 INSTALLATIONS ÈLECTRIQIES A BORD DES NAVIRES.
qui làcho immédiatement son levier, et celui-ci, rappelé par son
ressort, bascule autour de son axo v.%. Lo courant du moteur est
coupé, et le moteur no continue à tourner qu’en vertu do la forco
vive des pièces en mouvement.

Pour l’arrêter rapidement, on le met en court circuit (§2V2
tome 1). Ceci se fait automatiquement par lo jeu du lovier D luimôme,
qui, rappelé par son ressort lorsque l’électro D l’a lâché,
vient fermer en d lo circuit représenté par un trait ondulé qui
relie les bornes bt bt du moteur : ce circuit est en effet déjà fermé
en m par la traverse de l’électro M qui ne quitte ses plots m qu’à la
montée.

Lo jeu du lovier M donne lieu, lors do la montée, aux mêmes
remarques ; la barre du commutateur c, doit être placée horizontale
et celle du commutateur c, verticale. En arrivant au haut de
sa course, la benne fera basculer la barre du commutateur cx et
l’amènera dans la position d’arrêt. On peut ajouter sur lo commutateur
c, une branche dérivée sur les plots horizontaux et un contact
à ressort at qui permette, une fois lo circuit coupé par la
benne, de renvoyer du courant dans l’électro M, afin de faire monter
tant soit peu la benne, si, par suite d’un déréglage quelconque,
elle s’arrôte un peu en dessous de son niveau normal. Au poste
inférieur cette précaution parait inutile, car la benne vient à fin
de course dans ce sens, et repose sur ses tampons limiteurs.

Il est prudent enfin, pour suppléer à un défaut do fonctionnement
quelconque do l’arrêt automatique, d’ajouter haut et bas de
course des interrupteurs tels que Î, et it qui coupent à coup sûr le
courant des relais M, et Mjj ces interrupteurs doivent jouer un
peu avant que la benne touche ses buttoirs.

371. Manoeuvre des tourelles. — De toutes les qualités des
moteurs électriques, celle qui, dans leur emploi à la manoeuvre
des tourelles, devient la plus précieuse est assurément leur vivacité
à fournir les efforts les plus différents. La précision et la rapidité
qu’il faut assurer au pointage exigent en effet que l’appareil
de commande puisse mener la tourelle au gré du pointeur, à
grande vitesse pour les grands angles, par petits à-coups au contraire
pour achever le pointage et qu’il l’arrête presque instantanément.
Aussi, dès le début, avait-on pu estimer qu’il serait

avantageux de réaliser l’asservissemont proprement dit du moteur ;
c’est dans cet ordre d’idées que fut combiné le premior appareil
de manoeuvre électriquo que la marine essuya, l’appareil du Tonnant,
dont le principe avait été imaginé par l’ingéniour de la marine
Marit. Mais les essais entrepris par la société des Forges et Chantiers
de la Méditerranée, avec le concours de la maison Sautter, Harlé
et CIe, à bord du Capitan Prat, montrèrent que l’emploi d’ur.
simple rhéostat d’induit, muni de touches de mise en court circuit,
suffisait à assurer à la manoeuvre toute la souplesso et toute
la précision désirables.

Aussi bien l’asservissement n’est-il véritablement utile que lorsque
la position du récopteurnc peut être contrôlée ou que les positions
à lui donner sont déterminées à l’avance. Pour un canon dont le
pointage se fait à la visée, sur un navire dont l’axe est lui-môme
sujet à se déplacer, il suffit que le moteur obéisse promptement
à la manoeuvre d’un commutateur, qu’il soit puissant et facile
à stopper. Il faut bien remarquer d’ailleurs que, lors môme
qu’on emploierait un mécanisme d’asservissement, le manipulateur
jouerait le rôle d’un simple commutateur tant que les corrections
d’angle de tir resteraient de l’ordre de grandeur du retard
qui se produit dans tout servo-moteur entre la marche du récepteur
et celle du manipulateur.

Ce qu’il faut faire alors, c’est réduire les bras de levier des
masses que le moteur doit mouvoir, c’est équilibrer l’ensemble
de ces masses mobiles : on évite ainsi non seulement les chocs
que peuvent déterminer les mouvements brusques du roulis et
du tangage, mais on égalise dans toutes les positions les couples
résistants que la masse à mouvoir oppose à son moteur, et cela
malgré la bande du navire. En outre, on reliera la plateforme ou
le fût pivot à l’arbre de l’induit par un ensemble de transmissions
rigides, sans jeu et assez robustes pour supporter sans fatigue les
couples que font intervenir les accélérations aux départs et aux
arrêts rapides. Il faut d’ailleurs que ces transmissions relient effectivement
la tourelle à la coque, malgré la disparition de tout
effort de la dynamo après suppression du courant : c’est dire que
les transmissions doivent être irréversibles et comprendre par
suite une vis tangente et une roue striée. Dans ces conditions, il
300INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES A BORD DES NAVIRES.
convient de soustraire cependant la transmission à l’action de couples
trop élevés, soit pour le cas d’une manoeuvre trop rapide du
rhéostat, soit pour celui d’une embardée trop dure du navire, et
le mieux est d’adopter une disposition telle que celle qu’indique
la figure 909, où la roue striée S, menée par la vis V, n’est reliée à

l’arbre a que par l’intermédiaire de rondelles de pression r : on
en règle la résistance au glissement relatif à l’aide de ressorts p
et d’écrous e. Sur certains navires d’ailleurs, on s’est contenté d’interposer
des ressorts entre les chaînes tire-veille c menées par
l’axe des roues striées, et la tourelle (fig. 970). Mais ce sont là
dispositions dont l’étude sort du cadre de ce cours.

Quand aux moteurs eux-mêmes, on leur donne diverses dispositions
: le plus souvent maintenant on accorde la préférence aux
dynamos à inducteurs en cuirasse qui enferment complètement
l’induit (§ 194 tome I) et le protègent. Il convient alors, ou do
ménager des entrées et sorties d’air pour rafraîchir le moteur, ou
de calculer les sections de cuivre assez largement pour que la
température ne s’élève pas à un trop haut degré. On emploie des
balais en charbon, et, pour atténuer l’effet de la réaction d’induit,
on coupe les pièces polaires de fentes normales au flux de
l’induit et l’on ajoute des inducteurs intcrpolaires (§ 199 tome I)  :
Fig. 909.
de la sorte, on peut effectuer les renversements de marche sans
modifier le calage des balais.

Lorsqu’on emploie des moteurs accouplés, on trouve quelquefois
avantage à les alimenter par une canalisation pouvant leur fournir

100 ou 80 volts selon que les dynamos génératrices montées en
tension fonctionnent en totalité ou par moitié. A 100 volts on obtient
la vitesse normale, à 80 c’est le régime de mi-puissance à
peu près, ainsi que nous l’avons déjà dit au § 301.

Enfin, pour commander le moteur, on a, jusqu’à ces derniers
temps, employé deux systèmes, le système Savatier-de Lagabbc*
Sautter-Harlé etC,e, et le système Hillairet-Huguet, qui ne diffèrent
que par la manière d’actionner les commutateurs.

372. Système Hillairet-Huguet-Canet. — Dans ce système,
qui s’applique au pointage d’un canon de calibre moyen, le
courant d’alimentation du moteur monte jusqu’au poste de manoeuvre
dans la tourelle ; le commutateur unique est sous la main
du pointeur et les résistances de réglage de vitesse sont disposées
dans le support du commutateur. L’ensemble des appareils de
Fig. 970.INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES A BORD DES NAVIRES.
commande est ainsi groupé sous un volume assez faible dans
une enveloppe de forme conique et porte le nom de cartouche
électrique. Ce bloc se met en place, à la façon d’une lampe à incandescence,
et ses bornes se relient respectivement aux plots
d’aboutissement des fils d’alimentation d’une part et des fils de
l’induit d’autre part : en cas d’avarie, on remplace la cartouche
électrique par une autre identique.
Le schéma de la figure 971 indique le principe des dispositions
Fig. 071.APPAREILS DE COMMANDE DES MOTEURS. ;J3
de l’ensemble. Les engrenages t représentent sommairement des
transmissions du genre de celles delà figure 970, par exemple, établies
entre le moteur R et la tourelle T. La réceptrice R est excitée
en dérivation par courant pris aux bornes B B de la génératrice
G. Toute cette partie des appareils est placée sous le pont
cuirassé. Les cercles et frotteurs B+ B_ #, £a représentent schématiquement
les contacts glissants établis entre les parties fixes précédentes
et le reste de la canalisation qui pénètre dans la tourelle
mobile. Toute la partie du schéma située au-dessus de la ligne
pointillée T bt bt B+ B_ correspond donc aux circuits de commande
proprement dits du moteur.

Les commutateurs Ai Aa A3 A ont leurs axes sur une môme verticale
 ; les barrettes A, AjA3 sont solidaires et tournent parallèlement,
à la volonté du pointeur qui tient la manette A, à la main. L’arbre,
qui relie ces trois barrettes, entraîne la barre du rhéostat A par
l’intermédiaire d’engrenages E, lorsque l’embrayeur fie est engagé.
Nous ne donnerons pas la description de détail du mécanisme E ;
il nous suffit de savoir que l’entraînement de la barre du rhéostat
X par l’arbre Ai Aa A3 se fait dans le même sens pour les deux
marches, que la manette de At soit poussée vers D ou vers G : on
obtient ce résultat en actionnant le pignon monté sur l’axe a de la
barre A par une roue conique à deux dentures opposées Y 5 (fig. 972) 

dont 1 une ou 1 autre engrène selon que la
manette de At passe à droite ou à gauche
de sa position milieu. Dans cette position,
d’ailleurs, la barre du rhéostat A repose sur
ses plots ce de mise en court circuit de l’induit
du moteur : c’est la position d’arrêt.
L’arbre A, A2 A3 n’entraîne la roue à deux
secteurs yî que lorsque l’électro c attire son
armature : il faut donc, pour manoeuvrer,
fermer lo circuit de l’électro e par la barre
du conjonctcur-interruptcur i. De plus, on
nourra ménasrcr des interrupteursautomatiques^et
d} que des heurtoirs convenablement disposés manoeuvreront,
lorsque la tourelle atteindra les limites de son champ de tir.
Dès que l’électro e lâche son armature, les roues y 3 se trouvent
Fig. 972394 INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES A BORD DES NAVIRES.
séparées de l’arbre A, Ai A3 et la barrette A, libre de toute liaison,
revient à sa position d’arrêt sous l’action d’un ressort de rappel :
le circuit d’alimentation du moteur est ainsi coupé en 1 après interposition
des résistances r6 r5… rif t\ et finalement le moteur se
ferme en court circuit.

On saisit le fonctionnement de tout l’appareil : les commutateurs
A, et A3 ne présentent aucune disposition spéciale ; le commutateur
A3 est un simple inverseur, la touche annulaire extérieure
représente la borne B+ de la canalisation d’alimentation et
la touche annulaire intérieure la borne B_, tandis que les deux
demi-anneaux intermédiaires sont les extrémités b\ et b\ du circuit
de l’induit, y compris le rhéostat t\ r,.., r6. Enfin le conjoncteur
A, qui, comme on le voit, double les contacts g et d, n’est là
que pour permettre de faire repartir la tourelle dans le sens opposé
à celui de la marche qui l’a amenée à l’extrémité de son
champ de tir.

Suivons en effet le courant on partant de la borne B+ : nous
supposerons qu’on ait fait jouer l’embrayeur e E, en fermant le
circuit de l’électro e en t, et que, la tourelle étant à un pointage
quelconque, différent des angles extrômes de son champ de tir,
on ait amené la manette de A, dans la position qu’indique le
schéma ; les interrupteurs automatiques g et d sont fermés et le
courant peut passer par leurs contacts. De B.f le courant passe à
l’anneau extérieur du commutateur A3 et traverse le pont conducteur
(hachuré inférieur) de la barre pour aller au secteur £', et
de là au long secteur du rhéostat A ; il suit la barre de ce rhéostat
et, par le plot 2 et les résistances rt r:l… rG} gagne la borne bt du
moteur. Du moteur, cest-à-dirc de bt puis de £',, il traverse le
pont conducteur (hachuré supérieur) jusqu’à l’anneau intérieur de
A et, par B'_, rejoint la borne négative de la dynamo G. La tourelle
tourne alors vers la droite avec une vitesse faible, qu’on augmente
en poussant plus loin la manette de A, jusqu’à faire passer
la barre du commutateur A sur les plots G et 7.

Si l’on maintient ainsi la tourelle en marche sans s’inquiéter du
point où clic arrive, elle s’arrête automatiquement à l’extrémité
droite de son champ do tir, dès que le buttoir disposé ad hoc vient
rencontrer l’interrupteur d et couper le courant de l’électro c : ce

dernier lâche aussitôt son armature, elle désembrayagc des transmissions
E se produit. Le ressort de A ramène alors la barre A à
la position d’arrêt en court circuit. Pour faire repartir la tourelle
vers la gauche, il suffit de pousser la manette de A sur le côté
G, et le pont de A » entraîné avec elle, rétablit dans l’électro e,
par l’intermédiaire des deux secteurs G de ce commutateur, le
courant que le jeu de l’interrupteur Savait coupé. Le réembrayage
de E se produit aussitôt, le doigt do l’embrayeur se trouvant en
face de son encoche à la position d’arrêt de la barre A.

Le pointeur mène la tourelle à son gré à l’aide de la manette A,.
Plus vite et plus loin la pousse-t-il, plus le démarrage est brusque
et plus grande la vitesse. Les courbes d’ampèremètre enregistreur
que donnent les figures 973, 97i et 975 montrent les résultats
obtenus. Dans la première manoeuvre (fig. 973) , on a écarté

la manette A de sa position d’arrêt avec une certaine lenteur,
comme en témoigne la première partie a b de la courbe : la tourelle
a démarré sous une intensité de 23 ampères environ (soit un
certain couple égal à la somme des résistances statiques et des forces
d’inertie au départ). L’accélération du mouvement a duré de 7 à
8 secondes de b en c (période de croissance de la force contreélectromotrice
de la réceptrice) , et, le régime permanent atteint,
la tourelle a décrit un certain angle à vitesse bien constante (intensité
de 15 ampères). De d en e s’est produit un accroissement
d’intensité : la cause peut en être soit un déplacement de la manette
soit une augmentation des résistances de frottement, soit un
défaut d’équilibre des masses tournantes mis en évidence par un
léger mouvement de roulis. En /enfin, l’interrupteur automatique
a joué, et la tourelle s’est stoppée.
Fig. 973.
La seconde courbe (fig. 97 V) correspond à une manoeuvre plus
rapide. On a poussé brusquement la manette, et plus loin : l’accélération

au démarrage, plus
considérable, a mis en jeu un
couple d’inertie plus grand,
et l’intensité est montée très
rapidement d’ailleurs jusqu’à
53 ampères. La vitesse de régime
a été atteinte en 9 secondes
environ, et elle s’est
maintenue à valeur à peu près
constante. Le couple résistant
à cette allure correspond à
l’intensité d’environ 17 ampères
au lieu des 15 à 1G ampères
du cas précédent. La tourelle
a mis ici environ 30
secondes à parcourir son
champ de tir entier jusqu’au

jeu de l’interrupteur automatique.

La courbe de la figure 975 représente un essai de pointage. La
première partie de la courbe correspond à une première manoeuvre
de la manette A, qu’on a ramenée presque au zéro nu bout
de 50 secondes, quand on a vu la ligne de mire s’approcher du
but. On a rectifié ensuite le pointage par poussées très courtes de
la manette, comme l’indique la seconde partie de la courbe,
poussées d’abord insuffisantes pour faire bouger la tourelle, puis
plus hardies jusqu’à obtenir les très petits déplacements désirés.

373. Système des ateliers de La Seyne. — La Société
des Forges et Chantiers de la Méditerranée applique couramment
à la manoeuvre des tourelles des navires qu’elle construit les
relais du type Savatier-de Lagabbe-Sautter-Harlé et C 10. L’avantage
de ce système est de laisser à l’abri du pont cuirassé
la canalisation du courant principal. Nous indiquerons ici les
dispositions accessoires que l’on emploie, tant pour parfaire le
pointage que pour préserver les appareils des effets d’une fausse
manoeuvre. Le schéma de la figure 970 résume ces dispositions.
Fig. 97i.APPAREILS DE COMMANDE DES MOTEURS. 307
Tout d’abord on reconnaîtra dans le tracé fait en trait large

simple ou double, tout le circuit
principal d’alimentation ou d’arrêt
du moteur, à peu près tel que le définissait
en principe la partie inférieure
de la figure 902 Le trait noir
représente la portion du circuit d’alimentation
qui demeure en communication
avec le câble positif Bf
de la canalisation du bord, et le
trait double clair, la barre négative
du tableau des conjoncteurs, laquelle
est en relation permanente avec le
câble négatif B_. Le circuit propre
du moteur, où s’établit un courant
de sens variable avec la marche, est
représenté par des traits doubles
hachurés bt et bt ; enfin le trait noir
ondulé correspond au court circuit
qui se trouve établi entre les branches
bi et bi du moteur lorsque les
contacts cy et cà sont abaissés à la
fois.

Selon qu’on excite les électros D
ou G, on connecte respectivement
au positif et au négatif soit les branches
bt et bi du moteur soit les branches
bi et bi

Lorsque aucun des électros 1, 2,
3 n’est excité, le courant partant
de B+ n’a de chemin que les trois
résistances R3, Râ et IV, si l’on excite
l’électro 1, on met R, en court circuit
par lo pont de cuivre et do
charbon du conjoncteur qui s’abaisse,
et l’on fait de môme pour R.

et pour R3 si l’on excite en môme temps les électros 2 et 3.
COURS D’ÊLECTMCITK. — T. II. 21Fig. 075.398 INSTALLATIONS ELECTRIQUES A BORD DES NAVIRES.
Le schéma ramène la résistance R3 au voisinage du moteur :
c’est qu’en effet on peut enrouler le conducteur qui constitue cette

résistance sur l’inducteur du moteur, et cela dans un sens tel que
les ampèretoursdu courant principal issu de B+ renforcent le flux,
oAPPAREILS DE COMMANDE DES MOTEURS. 399
que produisent déjà les ampèretours du fil en dérivation représenté
sur la droite du moteur. De la sorte, on obtient au démarrage,
et tant que la résistance R3 n’est pas mise en court circuit
par le levier 3, un couple moteur plus fort, à intensité dans l’induit
égale ; on peut ainsi augmenter l’énergie du moteur au démarrage
tout en réduisant, par des résistances R, -f- R, -+- R3
assez considérables, l’intensité dans l’induit, pour le cas où la
tourelle serait un peu dure au départ.

En ce qui concerne la mise en court circuit au moment de
l’arrêt, rien ici de particulier ; comme nous l’avons vu déjà, c’est
le conjoncteur en prise sur les plots d’alimentation qui, en basculant
autour de son axe %% sous l’action de son ressort de rappel,
lorsqu’on éteint son relai, vient appliquer sa queue sur les
contacts du fil ondulé et fermer le court circuit. Le fil ondulé
s’enroule d’ailleurs sur un noyau de fer, qui vient ajouter son
attraction à celle du ressort pour assurer le maintien du conjoncteur
à la position d’arr*v, pendant tout le temps que le moteur
conserve de la vitesse.

La figure 977 montre d’ailleurs les dispositions que l’on peut
adopter dans ce cas pour chacun des conjoncteurs-inverseurs. En

LL est le levier portant le pont du conjoncteur d’alimentation bb :
ce pont est fait de lames de cuivre flexibles, munies d’ailleurs de
contacts de rupture en charbon. On voit d’autre part, en c’ c’,, les
charbons de mise en court circuit de l’induit (charbons qui sont
doubles et forment pont dans le sens perpendiculaire au profil
du conjoncteur). En Ubt sont les plots de la canalisation et du
moteur ; en c’„ l’un des plots du conducteur de court circuit (trait
Fig. 077.
iOO INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES A MORD DES NAVIRES.
ondulé sur le schéma général, fig. 970). L’axe d’oscillation du
levier est en a*'. Le solénoïde de mise en prise du conjoncteur agit
sur le noyau D relié au levier. Le ressort de rappel à la position
d’arrêt est représenté en r, et l’électro d n’est autre que l’électro
de maintien à cette position ; c’est lui dont l’enroulement est constitué
par le fil de court circuit du moteur.

Passons à l’étude des circuits d’excitation dcsélectroG, D, 1,2 et 3.

Les circuits des deux premiers sont représentés en traits fins
continus sur le schéma de la figure 970. Partant de la barre B+ de
la canalisation, leur fil d’alimentation commun arrive à la touche
centrale du commutateur C et, de là, le courant passe à la touche
G ou à la touche D suivant le sens dans lequel on manoeuvre la
barre conductrice de ce commutateur. De ces touches partent
respectivement les fils des électros G et D ; ces fils se réunissent
d’ailleurs en un seul en G' D’ pour rejoindre la barre négative
du tableau B_. Sur leurs trajets, entre le commutateur G et les
électros G et D, ils rencontrent chacun un interrupteur automatique,
l’un g, l’autre d : ces derniers sont constitués chacun en
principe par une traverse qu’un ressort, agissant dans le sens de
la flèche, maintient appliquée sur ses plots, et qu’un heurtoir
sépare au contraire de ces derniers lorsque la tourelle arrive à la
limite de son champ de tir : l’arrêt automatique se produit donc,
à fin de course, par rupture du courant dans l’électro G ou D qui
se trouve en action.

Quant aux électros des conjoncteurs de mise en court circuit des
résistances 1, 2, 3, ils reçoivent leur courant de la touche centrale
positive du commutateur C, quel que soit le sens de la marche, et
le déversent à la barre horizontale pointillée, qui se trouve jointe
au négatif par l’un quelconque des conjoncteurs G ou D, lorsque
l’un de ceux-ci est en prise à l’alimentation. Ils sont actionnés
successivement, lorsqu’on écarte davantage la barre G de sa position
moyenne, et, par suite de la disposition des touches 1, 2, 3, ils
abaissent leurs leviers dans l’ordre de leurs numéros, et maintiennent
abaissés les premiers lorsque les suivants le sont.

On voit sur le schéma trois dispositifs particuliers en sf en L et en
R. Ces dispositifs, indépendants les uns des autres, ont chacun un
rôle spécial.
APPAREILS DE COMMANDE DES MOTEURS. 401
Le premier, qui n’est autre qu’un interrupteur manoeuvré par le
levier du conjoncteur 2, établit la subordination du conjoncteur 3
au conjoncteur 2, puisque le circuit d’excitation de l’électro 3 ne
peut être fermé qu’à la condition que le levier de 2 soit en prise.
On évite ainsi qu’une manoeuvre trop rapide de la barre du commutateur
C ne détermine brusquement la mise en court circuit
des trois résistances R, + R. + R3 : grâce à la mise en cascade
des électros 2 et 3 que cette disposition réalise, ce n’est que lorsque
2 a supprimé Rj que 3 supprime R3.

L’organe indiqué sommairement en L est un disjoncteur automatique,
auquel on donne le nom de limiteur d’intensité. Il a pour
objet de protéger l’induit de l’action d’une trop forte intensité,
pour le cas où, pendant la manoeuvre à toute vitesse c’est-à-dire
avec la résistance R3 en court circuit, un grippement ou toute
cause analogue viendrait déterminer le ralentissement de la tourelle
et par suite la chute de la force contrc-électromotrice du moteur
: aussitôt en effet que l’intensité dépasse une certaine valeur
dans le fil d’alimentation, l’électro L attire son armature, que le
ressort ;• maintient en temps normal sur ses plots, et coupe le
courant de l’électro du conjoncteur 3.

Enfin l’interrupteur à force centrifuge R a son rôle marqué lors
de la marche à très petite vitesse. Dans ce cas, on marche en effet
avec les résistances R, et R3, le conjoncteur 1 se trouvant au plus
seul en prise avec l’un des deux conjoncteurs inverseurs G ou D
naturellement. Or, il peut se faire que, par suite d’augmentation
momentanée des résistances mécaniques, la vitesse diminue par
trop ; les boules alors s’abaissent, et le courant passe directement
dans l’électro 2, ce dernier met aussitôt R* en court circuit et l’y
maintient jusqu’à ce que la vitesse ait repris sa valeur normale.

Étudions enfin l’organe d’achèvement du pointage. Get organe
consiste en deux poussoirs T et A, qui permettent d’envoyer le courant
dans chacun des électros des conjoncteurs-inverseurs G ou 1) 
et dans l’électro du relais i, pendant très peu de temps, exactement
comme on le ferait en manoeuvrant la barre du commutateur
C par poussées et rappels immédiats. Dès qu’on le lâche, en
effet, chaque bouton de poussoir est ramené à sa position d’arrêt
par un ressort agissant dans le sens des flèches. On obtient de la
402 . INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES A BORD DES NAVIRES.
sorte des lancées rapides du courant dans l’induit par l’intermédiaire
des résistances R2 et R3 toujours maintenues en pleine action.
Les connexions des plots des poussoirs sont faciles à saisir sur
le schéma de la figure 970. Le plot a reçoit le potentiel positif
par l’intermédiaire de la barre C, lorsqu’elle est dans la position
d’arrêt. Avec ce plot a communiquent les plots a'a", mais
seulement par l’intermédiaire des poussoirs quand ils sont relevés :
cette disposition supprime tout effet à la manoeuvre simultanée
accidentelle des deux poussoirs, manoeuvre qui aurait pour effet
de mettre en prise à la fois les conjoncteurs G et D et par suite
de fermer en court circuit la canalisation. En poussant alors l’un
des deux poussoirs jusqu’au bas de sa course, celui do gauche
T par exemple, on envoie le courant par a' à la fois dans le fil
(trait plein) de l’électro G et dans le fil (trait pointillé) de l’électro
t par l’intermédiaire du conducteur 1' qui, comme 1", se
trouve relié à 1 par la barre C, lorsqu’elle est dans sa position
d’arrêt.

Les poussoirs et le manipulateur G se trouvent, cela va de soi,
dans la tourelle, sous la main du pointeur.

374. Manoeuvre de la barre d’un gouvernail. — Les
exemples de manoeuvre électrique directe de la barre d’un gouvernail
sont en très petit nombre ; on n’en rencontre pour bien
dire qu’à bord des navires purement électriques, car, pour les
motifs indiqués au paragraphe 300, on a conservé jusqu’à présent
la préférence aux servo-motcurs à vapeur, en se bornant à commander
électriquement, des principaux postes de manoeuvre, le
volant de la machine à gouverner. Mais les essais de commande
de la barre des grands navires par les moteurs électriques ne
peuvent manquer de se faire dans un avenir prochain. Sans recourir
d’ailleurs à l’emploi d’aucun système d’avertissement, on
peut appliquer à ce cas tel ou tel des systèmes de manoeuvre indiqués
précédemment, à la condition de munir la barre du gouvernail
d’un répétiteur ou d’un indicateur de ses propres angles.

Dans cet ordre d’idées, on a réalisé sur certains navires de
faible tonnage le système de manoeuvre qu’indique en principe
la figure 978. Le moteur commando la barro par l’intermédiaire
des transmissions non réversibles figurées sommairement. Il reçoit
APPAREILS DE COMMANDE DES MOTEURS. 403
son courant, lorsque l’interrupteur i est à la position de marche,
par l’intermédiaire du rhéostat-inverseur C. Dans la position que
suppose la figure pour les plots de la manette, le courant pénètre

dans l’induit par le balai bt et en sort par le balai bt\ les résistances
du rhéostat R sont presque toutes hors circuit et la vitesse
est voisine de son maximum.

La barre est munie d’un indicateur d’angle que nous n’avons
pas représenté sur la figure (voir § 38V). Lorsque l’angle de barre
a atteint la valeur convenable, on stoppe le moteur en ramenant
Fig. 078.m INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES A 110RU DES NAVIRES.

la manotto G à la position vorlicalo, position dans laquelle les
branches bx et b% du moteur se trouvent mises en court circuit.

On a ménagé en outre des arrêts automatiques aux angles extrêmes
: la barro, en arrivant à fin de course, à tribord par exemple,
rencontro un poussoir (d à tribord, g à bâbord) et fermo lo circuit
de l’électro A ; co dornier attire son armature et lo conducteur bt1
qui recevait lo potentiel positif du secteur £',, se trouve relié par
lo contact c, et par lo fil K à la barre négative B. Lo moteur
s’arrête alors très rapidement.

A fin do course sur l’autre bord, la mise en court circuit de l’induit
se produit do la mémo manière par jonction do la branche bu
alors négativo, au fil K, par l’intermédiaire du contact c% que fait
fermer le passage du courant dans 1\ lorsque la barre atteint lo
poussoir g.

375. Commande à distance d’une machine à gouverner.
— On peut employer diverses combinaisons pour actionner électriquement
le manipulateur d’uno machine à gouverner quelconque,
et en particulier celui d’un servo-moteur à vapeur.

I. Appareil Marit pour la commande à distance d’un servo-moteur.
— Cet appareil consiste essentiellement en un moteur en dérivation
dont l’arbre agit sur l’écrou mobile du servo-moteur de
gouvernail, moteur que l’on manoeuvre par l’intermédiaire d’un
rhéostat inverseur ordinaire, mais qui de plus est automatiquement
réglé et stoppé au besoin par un rhéostat conduit par l’écrou
mobile, en raison môme do la valeur des retards de ce
dernier.

Le schéma élémentaire de l’appareil est celui qu’indique la figure
979. Le moteur, excité en dérivation par un fil pris aux barres
B+ et B- de la canalisation, reçoit son courant par l’intermédiaire du
commutateur-inverseur C, et il se trouve mis en court circuit en
permanence par les résistances R,, qui sont d’ailleurs considérables.
L’arbre du moteur commande le volant V de l’écrou mobile E du
servo-moteur (fig. 980) et le fait avancer ou reculer, suivant le sens
de la marche, sur la vis S que meut d’ailleurs la machine à vapeur
en raison même de l’avance du volant V sur la vis. C’est, ce mouvement
longitudinal qui, en même temps qu’il commande le tiroir
à vapeur de la machine, règle l’allure du moteur électrique : en
APPAREILS DE COMMANDE DES MOTEURS. i(Xi
effet, par l’intermédiaire des leviors mobiles autour du point 0, l’écrou
E entralno suivant le sens de son déplacement le levier A ou lo

levier F, et réduit la résistance en court circuit aux bornes du moteur
en rapprochant de Q le contact D ou le contact G (fig. 979 et 980).
Par lo jeu môme de ce rhéostat en dérivation, la vitesse du moteur
se trouve donc réduite, lorsque augmente l’avance du manipulaFig.
970.Fig. 9S0.100 INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES A BORD DES NAVIRES.
teur (moteur ou volant V) sur la vis (arbre mû pa« la vapeur).
Si, pour uno ccrtaino position de la manetto de C, la machine suit
convenablement le moteur, l’avance de l’écrou E V sur la vis resto
constante, et le régimo demeure constant lui-môme, avec uno certaine
position de la barre A ou I1 sur son rhéostat R,. Si, pour une
raison ou une autre, manoeuvre trop rapide du commutateur C ou
résistanco mécanique anormale de la barre du gouvernail, b) retard
de la vis sur le volant E V tend à augmenter par trop, celle des barres
A r qui est en jeu arrive à gagnor Q et lo moteur, en court circuit
sur très faible résistanco, s’arrête. En définitive, on profite do
l’asservissement mécanique de la machine à gouvernor pour asservir
partiellement lo moteur, et cela dans le but d’éviter tout
choc de l’écrou E Y sur les collets do la vis et surtout les coïnccments
qui en résulteraient.

Avec cet appareil s’impose l’emploi d’un indicateur des angles
de barre, puisque l’asservissement n’existe nullement pour la manoeuvre
proprement dite du moteur qui, à part son arrêt automatique
en cas d’avance exagérée, tourne tant qu’on ne ramène pas
au zéro la barre du commutateur C et mènerait la barre du gouvernail
à son angle extrême. Nous n’entrerons pas ici dans le détail
de la description de cet indicateur ; il nous suffira de savoir que
c’est le moteur lui-même qui mène un commutateur spécial, dit
commutateur des lampes (non représenté sur le schéma) , et que
ce commutateur détermine l’allumage de lampes numérotées placées
sous les yeux de l’homme do barre au poste de manoeuvre
(commutateur C). De plus un timbre est disposé de façon à sonner
un coup chaque fois que la barre du gouvernail a décrit un degré.
L’homme de barre est ainsi averti, par le double signal que lui
fournissent les lampes et le timbre dont il peut compter les coups,
du nombre de degrés dont a tourné la barre du gouvernail depuis
qu’il a manoeuvré son manipulateur ; il le ramène au zéro
lorsque le déplacement voulu a été obtenu.

Sitôt qu’il fait cette manoeuvre, les plots ;; p de la manette de C
se trouvant dans la position qu’indique la figure 980, le moteur se
trouve en court circuit direct par le commutateur C, ainsi qu’il
est facile de le vérifier, puisque les secteurs extérieurs b\ et b\ de
ce commutateur sont invariablement reliés aux points bt et bif et
APPAREILS DE COMMANDE DES MOTEURS. 407
que la communication directe existe entre les touches intérieures,
on contact alors avec les plots p p.

Lorsqu’on voudra remettre lo moteur en marc ho d’un côté ou de
l’autre, on placera la manette do commando des plots p p dans la
position qu’indique par exemple la figure 979 et le courant prendra
le chemin quo l’on peut suivre facilement sur la figure 980. Le
plot supérieur p étant poussé vers la gauche, le courant partant
du positif prendra une partie des résistances R, passera u ».i secteur
b'\ et gagnera l’extrémité correspondante de la résistance Rj ':
de là il se partagera, comme sur la figure 979, entre la résistance
Ri, qui au total est très grande, et le moteur. Do co côté il ira
en effet de b'\ en G et bx par le pont de la barre T, passera par le
moteur qu’il fera tourner, en sortira par bu gagnera b\ et finalement
Q, c’est-à-dire la barre B-, par l’intermédiaire du plot inférieur
p. Par le premier chemin que lui offre la résistanco Rn il
passera, en très faible intensité d’ailleurs, de b", en Q Q Q et B-.
La résistance R ! est donc bien en dérivation sur le moteur, comme
dans la figure 979. Le moteur tournant, E prendra une certaine
avance sur S, mais si cette avance Jdevient trop considérable,
le pont T se trouve poussé assez loin vers la gauche et connecte
la touche bt du moteur (alors positive) à des touches de R, de plus
en plus voisines de Q.

Les connexions inverses, mais analogues, s’établissent à la
marche inverse, lorsqu’on pousse lo manipulateur de C dans
l’autre sens.

Il ne nous reste plus qu’à indiquer le rôle du régulateur L : c’est
un iimiteurde vitesse ; dès que la vitesse a atteint unecertaine valeur,
le huitième delà valeur maxima par exemple, les boules s’écartent
et coupent le court circuit qui annihilait la résistance R' établie
entre le point Û et la barre B- delà canalisation. Aussitôt la vitesse
diminue, et avec elle l’avance de E, les leviers T ou D jouent
pour réaugmentnr la vitesse, et il s’établit un régime de faible
vitesse avec la résistance R' en circuit. Les plots du commutateur C
sont dans l’un des angles qui correspondent aux touches les
plus longues voisines de la verticale.

Si l’on veut passer aux vitesses supérieures, il faut retirer la résistance
R' du circuit de l’induit ; pour cela il suffirait d’agir sur
408 INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES A BORD DES NAVIRES.
le régulateur à boules L et do lo déclancher, si cet organo était à
portée, mais il ne faut pas oublier que l’ensemble do tous les appareils
représentés au-dessous do la ligno * £ forment un groupe
voisin du servo-moteur, et que lo manipulateur C est en un quelconque
des postes de manoeuvre, sur la passerelle par exemple.
C’est donc par la seule manoeuvre do la manette des plots ; ; p
qu’on doit pouvoir retirer cetto résistance : c’est dans ce but qu’on
a décomposé lo secteur intérieur do la demi-circonférence do droite
du commutateur suivant lo tracé qu’indique la figure 980. En
poussant en effet les plots p de plus en plus vers l’horizontale, il
vient un moment où le courant, à sa sortie du moteur par b\ par
exemple, au lieu de passer à la borne Q par l’intermédiaire de
la touche longue /, passe de b'3 à la borne b- par la résistance R"
du commutateur : la résistanco R" se substitue donc ainsi simplement
sur le circuit du moteur à la résistance R' introduite par
le limiteur L, et il ne reste qu’à pousser les plots pp jusqu’à la
position extrême, voisine de l’horizontale pour retirer progressivement
cette résistance R", du circuit et atteindre la vitesse
moyenne, puis la vitesse maxima.

II. Appareil Savatier-Sautter. — On peut employer à la
manoeuvre à distance du volant d’un servo-moteur un moteur électrique
disposé de la même façon que dans l’appareil Marit et introduire
dans son circuit des résistances pour faire varier la vitesse,
mais commander l’introduction de ces résistances par l’intermédiaire
de relais. Le système dans son ensemble comprend alors,
en dehors de la machine à gouverner dont le moteur mène le
volant : 1° au voisinage de celle-ci, le moteur et ses résistances
d’induit avec le tableau des conjoncteurs munis do leurs relais ;
2° l’ensemble des conducteurs de commande de ces derniers,
allant du tableau des conjoncteurs au manipulateur, lequel n’est
pas autrement disposé en principe que les commutateurs C des
figures 979 et 980 ; 3° un répétiteur des angles de barre du gouvernail.


376. Répétiteurs des positions du récepteur ; combinaisons
destinées à en éviter l’emploi. — Les appareils précédents
n’étant nullement asservis, il est absolument nécessaire de
les doubler d’un indicateur des positions du récepteur, lorsque
APPAREILS DE COMMANDE DES MOTEURS. 409
co récepteur est, commo la barre d’un gouvernail, invisible du poste
de manoeuvre. On a réalisé do nombreux systèmes do répétiteurs ;
nous en étudierons quelques exemples un peu plus loin. Souvent
d’ailleurs on emploie un système analogue à celui du répétiteur
de l’appareil Marit, qui comporte une boite do lampes reliées
aux touches d’un commutateur dont la barre est mue par le
moteur lui-même. Mais on a cherché à se dispenser do l’emploi
d’un tel système, et pour cela on a dû, sinon chercher dans la
voie de l’asservissement complet du moteur à la manette do son
manipulateur, du moins réaliser un asservissement partiel, c’est-àdire
lier lo moteur à son manipulateur do telle sorte quo la position
donnée à la manette du manipulateur sur son cadran détermine
la limite précise du parcours du récepteur.

Nous allons passer en revue quelques-unes des combinaisons
réalisées dans ce but.

377. Commande à distance par l’intermédiaire de fils
de mise en court circuit. — Le principe de cette combinaison
consiste essentiellement à disposer un ensemble do conducteurs
entre deux commutateurs dont l’un, lo manipulateur, se
manoeuvre à volonté, tandis que l’autre est actionné par le
moteur en marche : les fils d’alimentation du moteur passent aux
barres des deux commutateurs, et chacun des conducteurs susdits
ferme en court circuit le moteur lorsque la manette du second
commutateur, mue parle moteur, arrive à toucher le plot correspondant
au plot marqué par la manette du premier commutateur.
Si donc on place la manette du manipulateur C sur un plot

quelconque, 2 par exemple
(fig. 981) , le moteur
tournera jusqu’à ce qu’il
ramène la barre du récepteur
K sur la touche
2 de ce dernier commutateur,
et il stoppera
aussitôt.
Une telle combinaison,

dans sa simplicité, répond à l’une des conditions fondamentales du
problème. Mais, à moins qu’on ne munisse le circuit du moteur
Fig. 981.
HO INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES A RORD DES NAVIRES.

d’un inverseur convenablement disposé, lo moteur tournera toujours
dans le même sens, et, si de la position 2, on veut revenir à
la position 1, lo moteur fera tourner lo commutateur K dans le
sens des aiguilles d’une montre par exemple, d’un tour entier
moins l’intervalle 1.2, quel quo soit lo sens dans lequel on ait
déplacé la manette C pour l’amener de 2 en 1.

Pour employer un tel système à la commande d’une machine à
gouverner, il est indispensable de produire l’inversion de marche.

On peut employer dans ce but un dispositif tel quo celui quo
M. l’ingénieur de la marine Maugas a adopté dans divers projets
do manoeuvre électrique de gouvernails et que la maison Bréguet
utilise à la commande des rhéostats de manoeuvre de divers
moteurs do grande puissance. Le schéma de la figure 982 définit
le principe de cet appareil. On voit en I l’inverseur des connexions
entre ' ornes bt b, du moteur et les pôles positif et négatif do la
canalisation. La barre de l’inverseur est commandée par deux
relais gd et dg, qui la font passer sur le côté de la marche gauchedroite
ou sur celui de la marche droite-gauche, suivant que l’un
ou l’autre reçoit du courant.
Fig. 982.
APPAREILS DE COMMANDE DES MOTEURS. ill

Or, si l’appareil est arrêté dans la position de la figure, les
manettes en 1 et 1, et qu’on veuille faire tourner lo récepteur do
droite à gauche par oxemplo pour lo faire passer à la position 2',
on poussera la manette de C sur lo plot 2', et c’est la toucho 2' du
commutateur K qui recevra le potentiel positif : c’est donc cette
touche, et d’une façon générale uno touche de K située sur la
gauche de i, qui doit envoyer le potentiel positif au relais dg. Tel
est le rôlo des deux secteurs conducteurs DG et GD, solidaires do
la manette conductrice centrale, isolés d’elle et l’un do l’autre : ces
secteurs portent en effet respectivement sur toutes les touches du
commutateur, qui, pour une position quelconque de l’équipage
mobile, se trouvent momentanément situées à gauche et à droite
do la manette centrale. Une telle combinaison réalise l’inversion
des connexions du moteur dans lésons voulu pour le faire partir
dans le sens du déplacement de la manette du commutateur C.
Si en effet, de la position do la figure, on avait voulu passer à la
position 2 ou 3 par exemple, on eût transporté la manette de C
vers la droite sur le plot 2 ou 3 et communiqué le potentiel positif
à l’un des plots 2 ou 3, c’est-à-dire à un plot situé sur la
droite du plot 1 sur le commutateur K, et c’eût été le relais gd
qui se fût trouvé mis en action par l’intermédiaire du secteur GD.

378. Emploi d’un conjoncteur à relais monté sur fil
d’équilibre entre résistances conjuguées. — Ce système
consiste à constituer, par l’ensemble du manipulateur, du récepteur
et des lignes qui les joignent, un véritable pont do Wheatstone
dont le fil d’équilibre AB passe par un relais à champ magnétique
permanent disposé à la façon d’un galvanomètre (fig. 983). En
manoeuvrant la manette c du manipulateur, on partage les résistances
de ce côté dans un certain rapport (que nous aurions désigné
par - en conservant les notations du § 50 tome I)  : le courant

passe aussitôt dans le fil d’équilibre et fait dévier, d’un sens ou de
l’autre suivant le cas, le cadro mobile G du relais qui cnclancho
l’un ou l’autre des conjoncteurs de mise en marche.du moteur,
conjoncteurs que nous n’avons pas représentés sur la figure mais
dont il est facile d’imaginer les dispositions, analogues à celles de
l’appareil I sur la figure 982. Celui-ci, se mettant à tourner, en-

■U2 INSTALLATIONS ELECTRIQUES A UORD DES NAVIRES.

traîne alors la machine qu’il doit conduire et, tout à la fois, la
manette K du récopteur jusqu’à ce quo cette deniiôro vienne occuper

sur son rhéostat la position qui correspond, sur ce nouveau
côté, à un partage des résistances identique à celui quo la position
donnée à la manette du manipulateur a établi sur le premier
côté : le cadre G revient en effet au zéro, lorsqu’on a entre les’
résistances l’égalité :

Le cadre quitte alors le contact qui permettait par exemple à
un courant direct pris aux bornes CD d’actionner l’électro du conjoncteur
mis en prise : celui-ci bascule et met le moteur aussitôt en
court circuit. On peut employer cette combinaison à de nombreux
usages : elle est la base du transmetteur Fiske, elle constitue le
principe du servo-moteur Bersier, enfin MM. Sautter-IIarléet Ciel’ont,
en la complétant, utilisée à la manoeuvre à distance des projecteurs.


379. Emploi d’un manipulateur diphàseur et d’un récepteur-redresseur
où le redressement est opéré par
le mouvement même du moteur (système Marit). —Dès 1890,
Marit avait imaginé, pour commander à distance un moteur et lui
imposer des arrêts déterminés, un système auquel nous avons déjà
fait allusion et qui fut appliqué à bord du Tonnant à la manoeuvre
des tourelles. Le système consiste à couper le courant continu affluant
Fig. 983.
APPAREILS DE COMMANDE DES MOTEURS.
il3
au manipulateur en deux courantsaltcrnatifs diphasés et aies recevoir
dans un distributeur qui les redresse, lorsque le moteur à
asservir le fait tourner lui-même au synchronisme du manipulateur.
Assurément, pour que le moteur suive lo manipulateur et se
conserve à lui-mômo son alimentation, il faut manoeuvrer avec
une vitesse convenable la manette du manipulateur, lentement au
démarrage, pour l’accélérer ensuite en se guidant en quelque
sorte sur les mouvements mômes du récepteur ou de la tourelle
que l’on manoeuvro ; mais on conçoit qu’aussitôt que l’on arrêtera
la manette du manipulateur, c’est-à-diro aussitôt qu’on cessera do
produire les impulsions diphasées, le moteur s’arrôtera, puisqu’on
continuant à tourner, il diphasorait son courant d’alimentation devenu
instantanément continu. Pour obtenir des arrêts francs il
suffit, comme on le fait d’ailleurs pour des raisons de continuité
pendant le fonctionnement (rapprocher ceci des dispositions prises
dans les dynamos à enroulements coupés, § 192) , il suffit, disonsnous,
de ménager un recouvrement partiel des secteurs redresseurs
qui procure la mise en court circuit momentanée de l’induit
à chaque redressement dans le distributeur.

Le schéma de l’appareil est des plus simple à tracer. Représentons
tout d’abord le manipulateur (fig. 98V, côté droit)  : il comportera

deux systèmes de secteurs demi-annulaires, décalés de 90°, d’où
partiront respectivement les quatre fils de la ligne, et.deux bagues
reliées respectivement en permanence aux barres positive et négative
de la canalisation d’alimentation. En faisant tourner la manette
à doubles frotteurs (un frotteur positif c et un frotteur négatif c’) on
Fig. 98i.COinS DELECTMCITE. — T. II.27
produira les inversions diphasées voulues du potentiel aux quatre
demi-secteurs, et si l’on fait tourner la manette dans lo sens des aiguilles
d’uno montre, lo potentiel positif passera dans l’ordre qu’indiquent
les numéros 1. 2. 1'. 2', aux fils do ligne et par suite aux
quatre quarts de secteurs du distributeur, que nous allons maintenant
étudier ; en un mot il fera le tour des secteurs du distributeur
dans le sens de la rotation communiquée à la manette du manipulateur
diphaseur en la suivant exactement. Il suffirait donc, pour distribuer
finalement du courant continu au moteur, do faire tourner,
afec la mémo vitesse que le potentiel cette fois sur le cadran du
distributeur, uno barre à deux frottours, dont l’un serait on communication
permanente avec une borne b du moteur, tandis que
l’autre toucherait en permanence une bague reliée au balai b' :
c’est le moteur lui-même qui fera tourner la barre de son distributeur,
et cela par l’intermédiaire d’uno transmission que nous
avons sommairement réprésentée sur la figure par uno vis et une
roue striée.

Supposons par exemple que l’on place la manette du manipulateur
comme l’indique la figure, le pont c dans l’angle supérieur,
gauche, lo pont c’ venant par suite dans l’angle inférieur droit :
les fils 1 et 2 sont positifs, et avec eux, les secteurs 1 et 2 du distributeur,
tandis que les secteurs 1' et 2' sont négatifs. Quelle que
soit la position de la barre KK' du récepteur en dehors de la diagonale
qu’elle occupe précisément sur la figure, le moteur recevra du
courant et tournera dans un certain sens jusqu’à amener la barre
KK' sur la diagonale. Dans cette position le moteur stoppe, car
chacun de ses balais se trouve relié à la fois au positif et au négatif,
l’un b par K, 2 et 1', l’autre b' par K', 2' et 1.

Donc à une position quelconque de c dans l’angle supérieur
gauche correspond déjà la position d’arrêt du récepteur qu’indique
la figure, soit K sur le recouvrement 2-1'. Voyons ce qui se
passe quand la manette C quitte cet angle. Supposons que
nous la portions de gauche à droite dans l’angle supérieur droit,
c’ passant dans l’angle inférieur gauche : 2 et 2' conservent leurs
signes et Y devient positif comme 2. Le moteur reçoit donc aussitôt
du courant par son balai b et se met à tourner. Il faut que les
transmissions et la polarité des inducteurs soient établies de façon

que sa rotation entraîne alors le déplacement de la barre K'K dans
le sens des aiguilles d’une montre Le moteur tournera alors jusqu’à
ce que KK' ait fait un quart do tour, car l’arrivée du point K sur le
recouvrement l’-2' mettra lo balai b à la fois au positif et au négatif,
tant, du moins, que c restera dans l’angle supérieur droit. On fera
fairo un nouveau quart de tour à la barre K'K en poussant c dans
l’angle suivant, et ainsi de suite ; on entraînera donc le récepteur
d’un quart de tour dans le sens des aiguilles d’une montre à chaque
changement de quadrant do la manette du manipulateur toujours
poussée dans le môme sens, et le récepteur peut ôtro considéré
comme asservi au manipulateur. Avec des transmissions à
rapport convenable entre moteur et tourelle, d’uno part, et entre
moteur et distributeur, de l’autre, on obtiendra une précision de
pointage assez grande : il suffit que le quart de tour du distributeur
corresponde à uno fraction assez faiblo de degré dans les
mouvements angulaires de la tourelle.

Mais voyons ce qui se produit si l’on renverse la marche du manipulateur.
Les conditions se retrouvant identiquement les mêmes
à chaque quart de circonférence, reportons-nous^à la position que
nous avons prise comme point de départ : la manette c c’ étant
dans la position de la figure, la manette KK' s’était trouvée amenée
sur la diagonale où la représente également la figure. Poussons
maintenant c vers la gauche : rien ne change, et par suite
KK' reste immobile, tant que c n’atteint pas l’horizontale (point 1)  ;
mais dès que la manette c dépasse cette position, c’est 2' qui devient
positif, tout comme 1, en même temps que les demi-anneaux
l’et 2 se trouvent reliés à l’anneau négatif. C’est donc le potentiel
négatif que prennent instantanément les deux secteurs 1' et 2 que
recouvre le pont K, tandis que le pont K' se trouve porter sur deux
secteurs positifs, et le courant pénètre dans le moteur par le balai
b' pour en sortir par le balai b. L’inversion est donc produite et le
moteur dévire, entraînant maintenant dans le sens inverse de la
rotation des aiguilles d’une montre le pont K vers la seconde diagonale
à 45° : aussitôt que cette position est atteinte, le moteur
s’arrête, caries ponts K et K' touchent respectivemet le recouvrement
2-1 (négatif positif) et le recouvrement 2-1' (positif négatif). Telle
est la position d’arrêt du récepteur, lorsque la manette du ma-
■MO INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES A RORD DES NAVIRES.
nipulatcur occupe le quadrant 1-2' : si l’on pousso c au quadrant
suivant, c’est-à-dire dans la position qu’occupe c’ sur la figuro, la
position d’arrêt do K devient celle qu’occupe K' et le récepteur en
un mot suit le manipulateur, par sauts de quarts, toujours en retard,
comme dans la rotation précédente il passait avec lui de
quarts en quarts mais toujours en avance.

380. Conditions d’asservissement complet. — Aucun des
systèmes que nous venons d’étudier ne réalise la 'totalité des
conditions nécessaires à l’asservissement complet, car celui-ci s’entend
non seulement de l’assujettissement du moteur au manipulateur,
mais bien encore d’une surbordination partielle de la
liberté de mouvement de ce dernier à l’exécution des déplacements
qu’il commande. La première condition est toujours réalisée, par
le fait même que lo moteur se supprime à lui-môme son courant
d’alimentation et se met en court circuit dès qu’il a accompli
lo mouvement voulu, et cela, parce que les appareils sont disposés
de telle sorte que l’admission et la suppression du courant au
moteur dépendent uniquement de la position relative de deux commutateurs,
et parce que le moteur en conduit un pour le ramener
à la position relative du court circuit, à la suite de l’autre qu’on
manoeuvre à volonté. Mais aucun obstacle ne limite à de faibles
valeurs l’écart relatif des deux commutateurs, ou, pour bien dire,
l’avance, quel qu’en soit le sens, du manipulateur sur le récepteur :
on peut donc mouvoir le manipulateur sans que le récepteur lo
suive exactement et, à moins d’avoir sous les yeux le récepteur,
il faut, pour savoir où il en est de son mouvement, recourir à
l’emploi do répétiteurs ou d’axiomètres.

Ce dernier résultat s’obtient de la manière la plus simple,
lorsque que le manipulateur est à proximité du moteur : les simples
collets de la vis du récepteur, dans le servo-moteur Farcot par
exemple, fournissent l’obstacle désiré, car ils limitent les déplacements
longitudinaux de l’écrou du manipulateur, déplacements qui
mesurent l’écart des positions relatives du récepteur et du manipulateur.
Ce mécanisme d’asservissement complet s’adapte d’ailleurs
aussi bien aux moteurs électriques qu’aux machines à vapeur ; c’est
ce dispositif même qu’a utilisé M. Fiske. La figure 985 indique assez
le fonctionnement de l’appareil bien connu des mécaniciens.
APPAREILS DE COMMANDE DES MOTEURS.ill
Pour obtenir le même résultat avec l’un quelconque des systèmes
de commande à distance étudiés aux paragraphes précédents,
il faut recourir à l’emploi de combinaisons accessoires qui
compliquent toujours l’installation des appareils et qui malheureusement

n’offrent pas toujours des garanties suffisantes pour
qu’on puisse supprimer les répétiteurs. Nous verrons quelques
exemples de ces combinaisons dans l’étude des transmetteurs
d’ordres, dont quelques-uns sont basés exactement sur les mêmes
principes que certains appareils de commando à distance des moteurs
: il suffit, par exemple, de faire mouvoir au petit moteur des
appareils en question une aiguille mobile sur un cadran portant
diverses suscriptions pour obtenir l’indication de tel ou tel de
ces ordres.
Fig. 9S5.
CHAPITRE III.
Traiisniciitcai'M d’ordres.

381. Principaux genres de transmetteurs d’ordres. —

Les transmetteurs comprennent les appareils les plus variés depuis
le portevoixct le simple timbre jusqu’au téléphone et au télégraphe
: mais on réserve plus particulièrement le nom do transmetteur
d’ordres aux appareils qui servent à indiquer, d’un poste
d’observation quelconque aux postes d’action qui en dépendent, la
manoeuvre que ces derniers doivent exécuter parmi celles qu’ils
sont préparés à faire. Les indications à transmettre sont donc ici
toutes faites, en assez petit nombre généralement, les distances
ne sont pas grandes et les qualités qu’on recherche avant tout
de l’appareil qui les transmet, ce sont l’exactitude, la netteté,
l’instantanéité et, par surcroît do précaution, la permanence :<
l’instantanéité, le télégraphe ne la procure pas, puisqu’il donne
une série de signaux ; quanta la permanence, le téléphone fait
défaut. On a employé jusqu’à ces dernières années, pour la transmission
des ordres aux machines, des appareils mécaniques dont
les déformations et les frottements rendaient les indications peu
précises et la manoeuvre assez dure. On les a remplacés avantageusement
par des transmetteurs électriques.

Tantôt ces derniers comportent un ensemble de lampes qui, allumées,
ont une signification précise, et un commutateur-combinateur
qui en allume tel ou tel groupe. Tantôt on fait agir une
certaine différence de potentiel aux bornes de divers voltmètres,
dont les indications ont aussi leur signification déterminée. Dans
quelques transmetteurs, on déplace, par un moyen quelconque,
attraction magnétique ou autre, une aiguille mobile devant un
cadran porteur d’indications spéciales ; dans d’autres, on manoeuvre
l’aiguille indicatrice par un moteur dont la commande réalise
l’asservissement. Nous ne donnerons que quelques exemples de ces
nombreux appareils.
TRANSMETTEURS D’ORDRES. 419
382. Transmetteur Permisse. — Dans le transmetteur dont
M. le mécanicien en chef Permisse a indiqué les dispositions, les
lampes, au nombre de 22 dans l’ensemble du manipulateur et du
récepteur, sont reliées par groupes de deux en série, comme l’indique
la figure 986 ; l’appareil étant destiné à être alimenté sous
la tension de 80 volts en usage à bord des navires, les lampes
donnent chacune leur éclat normal sous une tension d’environ
3C volts. Les 11 paires sont montées parallèlement, leurs fils ayant
chacun son origine spéciale, à une touche du manipulateur et
aboutissant tous à la touche annulaire négative du récepteur. La
manette du manipulateur établit un pont entre la touche annulaire
positive et la touche origine du fil des lampes qu’on veut
allumer : de la sorte le signal transmis au récepteur se produit également
sous les yeux de l’homme qui manoeuvre le manipulateur.
Les lampes de chaque appareil sont disposées dans les cases d’une
boite dont le couvercle porte une glace dépolie où se trouvent
inscrits les 11 ordres relatifs à la marche delà machine. A droite
se trouvent cinq cases relatives à la marche en avant : le plus
doucement possible, plus doucement, allure normale, plus vile, à
toute vitesse ; à gauche, cinq cases symétriques avec les mêmes
ordres pour la marche en arrière ; enfin au milieu, la case de la
lampe stop.

On remarquera sur la figure une sonnerie double S S et une
lampe accessoire T. Ces organes servent à s’assurer, du poste de
manoeuvre, que l’on veille au récepteur et que l’on est prêt à recevoir
l’ordre que l’on va transmettre. On commence par exemple
par appeler avec la sonnerie en fermant le commutateur du
manipulateur : les sonneries marchent toutes deux, et elles ne s’arrêtent
que lorsqu’on vient couper le courant au récepteur. En
même temps qu’il fait cesser la sonnerie, l’homme de service au
récepteur ferme le commutateur central qui reste ouvert en temps
ordinaire : la lampe T, dite lampe témoin, s’allume alors et
indique quo l’on attend l’ordre annoncé.

Il arrive souvent qu’un môme récepteur doit pouvoir être commandé
de divers postes suivant le besoin. Dans ce cas les groupes
de fils issus des divers manipulateurs aboutissent chacun à un
demi-conjonetcur qu’on emboîte sur le demi-conjoncteur apparie-
420 INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES A RORD DES NAVIRES.TRANSMETTEURS D’ORDRES. 421
nant au récepteur : on établit ainsi à volonté la conjonction du
récepteur avec le manipulateur de tel ou tel poste, passerelle ou
blockhaus par exemple. Les dispositions de ces conjoncteurs sont
faciles à imaginer : on a soin de ménager sur les deux parties qui
doivent se raccorder des ergots et mortaises pour empêcher tout
montage incorrect.

383. Autre disposition ; emploi d’un combinateur. —
Une autre solution consiste à allumer plusieurs lampes à la fois,
à l’aide d’un combinateur dont la barre, en se déplaçant sur une
série de touches, établit à chaque position une combinaison
déterminée. Les lampes sont toujours doubles, c’est-à-dire qu’à
une lampe du récepteur correspond sur le manipulateur une lampe
montée en série avec elle, en sorte que l’homme qui fait le signal
le voit en même temps se produire sous ses propres yeux.

La disposition adoptée sur les récepteurs des machines est la suivante
: deux lampes sont réservées à l’indication du sens de la
marche et cinq autres lampes numérotées valent respectivement
5, 10, 15, 20 et 50 (fig. 987). Les lampes allumées indiquent
parla somme des nombres qu’elles représentent le nombre de tours
à la seconde que doit donner la machine. On ajoute souvent sur
les transmetteurs des navires destinés à naviguer en escadre deux
autres lampes qui indiquent, lorsque l’une ou l’autre est allumée,
qu’il faut ralentir ou accélérer l’allure do la machine. En allumant
l’une de ces lf .opes et en môme temps telles ou telles des lampes à
valeur numérotées, on indiquera qu’il faut perdre ou gagner tant
de ton ri.

Le manipulateur est divisé en cinq parties principales : 1° la
position de stop, manette droite, aucune lampe allumée ; 2° la
région de marche Àr sur laquelle s’étend un long secteur en relation
avec la lampj \r ; 3° la région de marche Ai qui porto un
secteur symétrique relié à la lampe yil ; \° la région de la lampe
Mg. 987.422INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES A RORD DES NAVIRES.
d’accélération, avec la mention gagnez ; 5° enfin la région de
réduction de vitesse, que recouvre le secteur do la lampe perdez.
La manette du commutateur, en relo'îoi' permanente avec le
positif de la canalisation, constitue un pont qui envoie le courant
à celle des quatre touches que l’on veut, en même temps qu’à telle
ou telle des lampes numérotées. Ces lampes sont reliées chacune
séparément à un anneau métallique : cet anneau est recouvert d’un

isolant sauf sur les saillies qu’il
porte dans les secteurs où chaque
lampe doitentrer enjeu (fig. 988).
Ce sont ces saillies qui le mettent
en contact avec le pont de la
manette. Le tracé des saillies à
ménager sur l’anneau de chaque
lampe est facile à établir. La
figure le définit complètement :
pour marquer 45 tours par
exemple, on allumera les lampes
20, 15 et 10, c’est-à-dire que les
anneaux de ces trois lampes
doivent être munis de saillies sur
le rayon V5.

On ajoute à ces transmetteurs
des sonneries d’appel avec une
lampe témoin, comme dans le
cas précédent.

384. Indicateur des angles

de barre. — Un appareil de ce genre peut ôtre employé pour
transmettre des ordres de la passerelle de manoeuvre au poste de
commande directe de la barre du gouvernail. On peut l’employer
aussi pour indiquer au contraire au poste de manoeuvre sur la
passerelle les angles de barre réels : c’est alors la barre du gouvernail
qui entraîne dans son mouvement la manette d’un commutateur
analogue au précédent, et les lampes indicatrices des
angles sont disposées sous les yeux de l’homme de barre sur la
passerelle ou dans le blockhaus.
38b. Signaux divers. — Pour exécuter les signaux de diverFig.
988.TRANSMETTEURS D’ORDRES.423
scs sortes que peuvent avoir à se faire les navires entre eux, ou
a réalisé de nombreuses combinaisons dans l’étude de détail desquelles
nous n’avons pas à entrer. On trouvera des renseignements
sur ce sujet dans le traité d’électricité pratique de M. l’ingénieur
de la marine Callou.

386. Transmetteur d’ordres système Romazzotti. —
Le principe de transmission d’ordres imaginé par M. l’ingénieur
de la marine Romazzotti consiste à produire, à l’aide de courants,
qu’un manipulateur distribue de divises façons dins les conducteurs
d’un anneau Gramme, un champ magnétique d’orientation
variable qui entraîne avec lui un barreau de fer doux mobile devant
un cadran : l’anneau, le barreau et le cadran, porteur d’indications
diverses, constituent le récepteur. La ligne comporte six
fils qui se raccordent eu six points équidistants de l’enroulement
régulier de l’anneau (fig. 989). Le manipulateur, qui n’est autre

qu’un combinateur dont nous étudierons
les dispositions, permet de
relier au pôle positif ou au pôle négatif
de la canalisation tels et tels
des fils 1, 2,… 5, G, ou de les en
isoler.

Supposons d’abord qu’on relie le
point 1 au pôle A de la canalisation
et le point i au pôle B. Le courant
se partageant également entre les
deux parties de l’enroulement engendre
les flux symétriques que

nous connaissons (fig. 999) , et le barreau s’oriente suivant le
diamètre \-\.

Supposons maintenant que, tout en conservant les connexions
précédentes, nous reliions le point 2 au pôle A comme le point 1 :
les courants magnétisants seront disposés comme l’indique la
figure 991. Aucun courant ne passant dans le secteur 1-2, le champ
devient dissymétrique et le barreau prend une position telle que
p'p, comprise entre le diamètre M et la bissectrice b'b de l’angle
V-5 et 1-2.

Pour l’amener en effet en coïncidence avec cette bissectrice, il
Fig. 089.424 INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES A RORD DES NAVIRES.
suffira de relier le point 5 au pôle B comme l’est le point 4, tout
en conservant la liaison des points 1 et 2 au pôle A : c’est la troisième
position qu’on obtiendra pour le barreau, avec des courants

magnétisants disposés symétriquement comme l’indique la figure
992. En détachant alors le point 1 du pôle A, on donnera aux
courants magnétisants la disposition qu’indique la figure 993 et le
barreau se placera dans une direction telle que qq', intermédiaire
cette fois à la bissectrice b'b et au diamètre 5-2.
On amènera enfin le barreau sur ce dernier diamètre en supprimant

la connexion du point \ au pôle B ; et, en reproduisant lcy
mêmes séries de connexions et d’interruptions successives entre les
pôles A B et les points 2-3, 5-0, on fera tourner lo barreau de
quarts en quarts dans le secteur 2. 3. 5. G, commo dans le premier.
Fig. 090.Fig. 091. •Fig. 092.Fig. 933.
On voudra que ces diverses combinaisons correspondent en général
à des positions également écartées de la manette du manipulateur
sur son cadran. Les dispositions à donner au combinateur
pour obtenir ce résultat sont les suivantes.

Représentons le manipulateur, et divisons chaque sixième de circonférence
en quatre parties égales. Les deux touches annulaires
A et B continues, et isolées l’une de l’autre, sont en communication
permanente avec les pôles A et B de la canalisation (fig. 994). Sur
deux circonférences extérieures sont disposées des touches reliées
aux fils de ligne. Ce sont ces touches qu’il faut mettre dans l’ordre
convenable en communication avec les anneaux A ou B. Pour cela,

on emploie une manette à deux ponts c et c’ : l’un des ponts, c par
exemple, porte en permanence sur la touche annulaire A et établit
la communication de ce pôle avec telles ou telles touches de la circonférence
t, pendant que l’autre pont c’ relie les touches opposées
du cercle l’a la touche annulaire B. Sur chacune des circonférences
t et /' sont disposées six touches reliées respectivement aux six conducteurs
du câble transmetteur, mais dans l’ordre convenable
pour réaliser les combinaisons précédentes. Les touches s’emboîtent
comme l’indique la figure, afin de permettre tantôt la prise
aux pôles A ou B soit d’un seul, soit de deux consécutifs à la fois
des six fils de ligne.
Pour éviter les oscillations du barreau dont lo moment d’inerFig.
09).420 INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES A BORD DES NAVIRES.
fie est assez considérable, on a recours à un ensemble d’ergots
à ressort et d’électros de rappel dont le jeu tantôt permet au
barreau de se déplacer quand on manoeuvre la poignée du manipulateur,
tantôt l’arrête à sa position d’équilibre sitôt qu’on
abandonne cette poignée.

Pour accroître le nombre des indications distinctes quo l’on
peut transmettre avec cet appareil, on peut relier, d’une part, la
manette de manoeuvre à la barre du commutateur c c’ et, d’autre
part, le barreau mobile à l’aiguille indicatrice de ses positions
par des engrenages réducteurs ou amplificateurs, et faire faire au
commutateur et au barreau plusieurs tours pour un seul tour de
la manette de manoeuvre et de l’aiguille indicatrice.

On pourrait, dans le môme ordre d’idées, sans augmenter le
nombre des fils de ligne, faire un enroulement multipolaire de l’anneau
et conduire une armature étoiléc ; on obtiendrait un résultat
analogue au point de vue du nombre des indications à transmettre
ou des positions d’équilibre diflérentes.

387. Transmission d’ordres par voltmètres. — Un moyen
essentiellement simple de transmettre à distances relativement peu
grandes des indications en nombre assez considérable consiste à
disposer des voltmètres en série au poste transmetteur et au poste
récepteur. A la condition quo les déviations de ces voltmètres
soient exactement égales entre elles pour les diverses différences
de potentiel qu’on fera agir à leurs bornes extrêmes, le fonctionnement
du transmetteur sera parfait. Les dispositions données
aux conducteurs varient avec les inventeurs.

Dans le transmetteur Fiske, les circuits sont disposés comme l’indique
la figure 995 : les voltmètres V et V, placés, l’un au poste
de transmission, l’autre au poste récepteur mesurent la différence
de potentiel qui s’établit entre lo centre d’un ensemble de résistances,
aux extrémités A et B desquelles agit le voltage du bord,
et un point m quelconque do la ligne de ces résistances : en déplaçant
la manette et le point m, on fait varier la déviation commune
des deux voltmètres.

On emploie encore le pont de Wheatstonc comme noua l’avons
vu au paragraphe 378 ; les rhéostats II et IV du manipulateur
et du récepteur sont disposés comme l’indique la figure 990 et
TRANSMETTEURS D’ORDRES. 427
les deux voltmètres sont établis en tension sur lo fil d’équilibre.
On place la manette du manipulateur sur une touche quelconque

du rhéostat R ; les voltmètres dévient aussitôt, et c’est le poste
récepteur qui déplace la manetto de son rhéostat jusqu’à ramener

l’aiguille de son voltmètre V au zéro. Les manettes des deux
appareils sont alors nécessairement sur les touches correspondantes,
en regard de la mémo inscription (télémètre).

388. Transmetteur d’ordres Garé. — Lo récepteur imaginé
par M. le lieutenant de vaisseau Caré comprend un enroulement
triphasé en étoile porté par un anneau do fer et une aiguille de fer
pour indiquer la direction du champ créé par les courants des
trois sections. La direction de ce champ est fonction des valeurs
relatives des potentiels agissant aux extrémités libres des trois fils.
Ces fils partent du manipulateur, chacun d’un frotteur qui porte
sur un anneau Gramme fixe, où passe un double courant pris aux
bornes do la canalisation du bord. Les trois frotteurs sont aux
Fig. 995.Fig. 090.428 INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES A RORD DES NAVIRES.
sommets d’un triangle équilatéral: lorsqu’on déplace l’ensemble
des trois frotteurs par rapport à l’anneau, on fait varier les potentiels
suivant une loi qui serait rigoureusement triphasée sans les
effets Joule. De toutes façons d’ailleurs, à chaque position du manipulateur
correspond une direction du champ du récepteur, direction
qui serait invariable si le potentiel d’alimentation et les
résistances de contact demeuraient invariables eux-mêmes.

Pour soustraire les indications du récepteur à l’influence de ces
variations possibles, on donne une grande résistance aux fils de
ligne airsi qu’aux enroulements du récepteur et une résistance
relativement faible à ceux de l’anneau Gramme.

CHAPITRE IV
Télégraphie sans fil.

389. Principe de la télégraphie hertzienne. — Depuis les
célèbres expériences de Henri Hertz sur la propagation des ondes
produites par les décharges osciliantes (1887-88) et celles de
M. Edouard Branly (1890) sur les variations de conductibilité des
limailles métalliques sous l’action de ces ondes, divers savants ont
songé à appliquer les nouvelles découvertes à la transmission des
signaux a distance, sans aucun intermédiaire métallique. En 1895,
M. Popoff, après avoir employé les radioconducteurs de Branly à
l’étude des décharges atmosphériques, put déceler à l’aide du même
révélateur les ondes produites avec un certain rythme par un
oscillateur de Hertz et parvint à transmettre des signaux d’un
bord à l’autre de la rade de Cronstadt. En 1890, M. Marconi doubla
le récepteur de Popoff d’un récepteur Morse ordinaire et réussit
à faire imprimer par l’appareil les traits et points habituels en
produisant les ondes hertziennes par longues et brèves. Aujourd’hui
de nombreuses expériences sont suivies en France, en Angleterre
et ailleurs pour déterminer les conditions les plus avantageuses
de la production des ondes hertziennes et de leur manifestation
aux plus grandes distances. Il est vrai que, par le fait même de
l’extrême sensibilité des radioconducteurs aux ondes de toutes provenances,
la télégraphie hertzienne demeure jusqu’ici impuissante
à assurer aux dépêches l’indépendance que leur conserve le télégraphe
d’Ampère. Mais le nouveau système n’en parait pas moins
offrir un mojcn précieux de communication en rase campagne et
surtout sur mer où les ondes de 1 ether ne sont gênées par aucun
obstacle dans leur propagation.

390. Expériences de Hertz ; oscillateur et résonnateur. —
Nous rappellerons brièvement les expériences de Hertz. Ce savant
produisait l’oscillation électrique à l’aido d’une bobine d’inducCODIlS
D’ÉLECTRICITÉ. — T. II. 28MO INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES A RORD DES NAVIRES.
tion à interrupteur ordinaire en localisant l’étincelle de décharge
entre les surfaces voisines de boules de laiton reliées aux bornes
de l’induit (fig. 997) , et il obtenait, à diverses distances de cet

oscillateur, entre les boules d’un résonnateur convenablement
réglé, une série d’étincelles concordantes, tout comme on fait
vibrer un diapason à l’aide d’un autre diapason convenablement
accordé. C’était la confirmation des théories de Maxwell (1804) 
sur l’intervention des milieux impondérables à la transmission
des ondes électriques. L’oscillation produite par la décharge se
propage dans Vét/ier à la façon et avec la vitesse des ondulations
lumineuses. Les ondes ainsi formées traversent les milieux isolants,
non seulement l’atmosphère, mais les murs de maçonnerie,
les cloisons de bois, les écrans de bitume, etc, commo si ces substances
étaient transparentes pour ces ondes. Elles se réfléchissent
au contraire sur les parois métalliques et généralement sur la
surface des corps dénommés conducteurs, qui sont opaques pour
elles. A l’aide de miroirs cylindriques à profil parabolique, on les
transforme en rayons parallèles, et on les concentre sur le résonnateur
qui peut être ainsi actionné à plus grande distance. Si les
axes des miroirs sont parallèles, la résonnanec se produit : on
l’empêche, en interposant entre les miroirs non seulement un
écran métallique, mais môme un grillage fait de lames de métal
parallèles entre elles et disposé de façon que les lames soient parallèles
au plan focal des miroirs. Si les miroirs ont leurs axes perpendiculaires,
la résonnanec ne so produit pas ; on la fait réapparaître
en orientant à 45 degrés des axes les lames métalliques de
l’écran. C’est la répétition exacte des expériences que l’on fait en
optique avec deux prismes et une tourmaline.
La longueur d’onde des vibrations dépend de la période de la
Fig. 097.TÉLÉGRAPHIE SANS FIL. 431
décharge alternative et par suite des dimensions de l’oscillateur,
de la capacité et des coefficients d’induction. Ainsi que nous
l’avons vu au § 83 (tome I) , la période de la décharge oscillante
d’un condensateur au travers d’un circuit présentant de la
selfinduction et de la résistance est donnée par la formule :

On conçoit donc qu’en proportionnant convenablement les organes
de l’oscillateur, on puisse produire des vibrations de très hautes
fréquences (1).

Les fréquences des ondes hertziennes sont loin cependant d’atteindre
les valeurs des fréquences des ondes lumineuses, elles sont
en moyenne un million de fois moindres et leurs longueurs
varient de quelques centimètres à plusieurs mètres, alors que les
longueurs d’ondes lumineuses restent comprises entre 4 et 0 dix
millièmes de millimètres.

Pour que la résonnanec se produise avec le récepteur à boules,
Hertz avait pensé qu’il fallait que la période naturelle d’oscillation
de ce dernier fût en rapport simple avec celle de l’oscillateur, et
de plus que l’oscillateur fût convenablement placé par rapport à
l’oscillateur. C’est eu principe parfaitement exact, et il y a môme
là le moyen d’assurer aux communications simultanées l’indépendance
qui leur est nécessaire ; mais l’oscillateur engendre en réalité
des ondes de diverses tonalités, et, lorsqu’il est en action,
pour peu qu’il soit puissant, on voit se produire des étincelles
entre tous les conducteurs assez voisins les uns des autres.

391. Expériences de Branly. — En 1890, au cours d’expériences
sur les radiations électriques, M. Edouard Branly,
professeur à l’Université catholique de Paris, étudia l’effet des
décharges oscillantes sur la résistibilité de diverses substances et
(1) L’étincelle qui jaillit entre les sphères de l’oscillateur est d’un blanc éblouissant
et produit un bruit sec qui indique chaque mouvement de flux produit par te jeu de
(interrupteur de la bobine. Mais celte première décharge est effectivement suivie
d’une série de décharges alternatives de périodes très courtes cl de potentiels décrois*
sants, comme le représente en principe la courbe de la figure 170 du tome I. On constate
d’ailleurs, a l’aide d’un miroir tournant, que la teinte blanche ne se produit qu’au
premier moment de chaque décharge principale.m INSTALLATIONS ELECTRIQUES A ROR » DES NAVIRES.
notamment sur celle des poudres métalliques. Il étendait une couche
très mince do cuivre porphyrisô, mélangé ou non d’étain, sur
uno lame de verre dépoli, ou bien encore il enfermait dans un
tube de verre de 2 m/mdo diamètre, entre deux tiges métalliques, de
fines limailles do fer, d’aluminium, de zinc, etc. ; puis, il introduisait
lo conducteur ainsi préparé dans un circuit comprenant un
élément Daniell et un galvanomètre : lo galvanomètre no marquait
en général qu’une déviation insignifiante, mais, sitôt quo l’on
venait à produire dans lo voisinage du circuit une ou plusieurs
décharges, le galvanomètre accusait uno diminution brusque de
résistanco (i). L’action des ondes hertziennes sur lo tube à limaille
se fit sentir à plus do 29 mètres de distance, alors môme que l’appareil
à étincelles fonctionnait dans une sallo séparée du récepteur
par trois grandes pièces et quo lo bruit des étincelles ne pouvait
être perçu. M. Branly se servait, dans ces expériences, tantôt d’une
machine de Whimshursi avec ou sans condensateur, tantôt d’un
oscillateur de Hertz.

La résistance du radioconducteur varie entre des limites extrêmement
éloignées, passant par exemple de plusieurs millions
d’ohms à quelques centaines à peine. La modification est durable,
mais on peut ramener instantanément la résistanco à sa valeur
primitive en frappant un petit coup sec sur la tablette qui supporte
le tube.

H y a là un phénomène dont l’explication n’est pas encore
connue. M. Oliver Lodge, qui a repris en Angleterre les expériences
de M. Branly, admet que les ondes hertziennes ont la
propriété d’orienter ou du moins de faire adhérer entre elles les
poussières métalliques, de les cohérer suivant l’expression anglaise,
comme si les particules voisines se soudaient sous l’action
d’étincelles que leur petitesse rendrait invisibles. D’autre part,
d’après les expériences de M. Thomas Tommasina (2) , il se produirait,
dans certains cas au moins, une adhérence complète des
parcelles soumises à l’action do l’onde hertzienne, et les limailles
ne deviendraient conductrices que par l’effet des extra-courants
induits par les ondes dans les conducteurs métalliques réunis au
(1) Comptes rendus des séances de l’Académie des sciences (24 novembre 1800).(2) Comptes rendus des séances de l’Académie des sciences (13 mars 1899).
TÉLÉGRAPHIE SANS FIL. m

tube. La soudure n’est cependant nullement nécessairo pour qu’il
so produise un abaissement do résistance des poudres métalliques
sous l’action des ondes hertziennes, car, ainsi que l’a montré
M. Branly, on obtient des résultats identiques avec des agglomérés
solides, faits do poudres métalliques et d’isolants dont les particules
demeurent fixes. Tout récemment d’ailleurs, dans un mémoire
présenté à l’Académie des sciences (1) , M. Branly cite les
résultats qu’il a obtenus avec des tubes renfermant des billes do
plusieurs millimètres de diamètre do divers métaux : plomb, laiton,
fer doux, acier dur, etc. Avec six billes d’acier dur de 12 m/w do
diamètre, la sensibilité du radioconductour est à peu près aussi
grande quo celle d’un tube à alliage d’or, le récepteur n’étant
môme relié à aucun conducteur vertical ni mis d’aucune manière
en communication avec la terre.

392. Dispositions du récepteur. — Quoi qu’il en soit, le ra« 
dioconducteur de Branly constitue un révélateur d’ondes extrêmement
sensible, et, pour l’employer comme récepteur de signaux,
il suffit, comme l’ont fait M. Popoff et M. Marconi, de lo munir d’un
frappeur automatique, dont chaque coup vienne instantanément
détruire la conductibilité produite par la première onde et remettre
l’appareil en état de déceler, par une reprise de conductibilité,
l’arrivée d’une nouvelle onde ou la continuation do la première.
Le récepteur d’ondes herztiennes (fig. 998) comporte donc
essentiellement un tube de Branly B, en circuit avec uno pile P et un
relais B. Sitôt qu’une onde arrive qui atteint le tube ou partie des
conducteurs en relation avec lui, la matière qu’il renferme devient
conductrice et le relais attire son armature a. Le jeu do cette dernière
ferme le circuit d’un autre relau F qui, recevant du courant
d’une batterie indépendante A, attire et soulève le marteau wi.
Mais, de ce fait, le circuit du relais F se trouve coupé en e, et
le marteau retombe sur le radioconducteur qui, aussitôt, perd
sa conductibilité. Si donc, à ce moment, la vibration do l’éther
a cessé, l’appareil demeure inerte, car lo courant dans le circuit
du radioconducteur s’est éteint et le relais B a lâché son
armature. Mais si, au contraire, l’ondulation continue, ou so
(1) Comptes rendus du l" mai 1899.m INSTALLATIONS ELECTRIQUES A RORD DES NAVIRES.

renouvelle, les mêmes mouvements so reproduisent, et lo récepteur
fonctionne tant que dure la vibration. U annonce lo passago
des ondes par le simple bruit quo fait le marteau en frappant lo
tube, bruit que l’on peut d’ailleurs doubler du son d’un timbre
convenablement disposé.

Dans son onsemble l’appareil occupe quelques décimètres cubes,
et l’on peut en placer les éléments dans une boite en bois facile
à porter à la main, Le degré do sensibilité dépend do nombreux

éléments entre lesquels il faut citer, outre la nature même do la
limaille du tube, le degré de pression qu’on lui transmet en serrant
plus ou moins ses électrodes métalliques. Mais lo moyen le
plus efficace d’augmenter la sensibilité du récepteur est d’armer
ses extrémités de conducteurs, comme on le fait pour les boules
de l’oscillateur : le mieux est de relier l’une de ces extrémités au
sol et de prolonger l’autre par un fil métallique C que l’on soutient
dans l’espace à l’aide de supports quelconques de substance transparente
aux ondes, un màt de bois par exemple : la terre parait
jouer ici le rôle de capacité, et le fil celui de collecteur des ondes.
Pour enregistrer la durée du passage de ces ondes, on greffe en
Fig. 998.d d’ par exemple un récepteur Morse, commo l’a fait M. Marconi
dès ses premières expérionces de télégraphie à grando distance :
le courant débité par la batterie A, lorsque l’armature a est appliquée
sur son plot, excito le rolais du Morse M, et l’appareil imprime
sur la bande de papier mobile p uno série de points qui se
confondent en un trait, tant que persisto l’ondulation hertzienne ;
mais si l’on no produit, à l’aide de l’oscillateur du poste transmetteur,
qu’une ondulation do courte durée, lo récepteur Morso no se
trouve actionné que pendant un court instant et n’imprime qu’un
point. L’alphabet peut être lo môme que celui qu’on emploie dans
la télégraphie ordinaire.

Pour éviter enfin au surveillant du poste récepteur d’avoir à
s’occuper de faire dérouler le papier dès le premier signal ou de
l’arrêter lorsque les ondes électriques cessent do se manifester, il
est facile d’ajouter, comme le fait M. Ducretet, un relais qui enclanche
le mécanisme de rotation du rouleau p, dès que le premier
signal d’appel est lancé, et qui l’arrête un temps déterminé
après le passage de la dernière onde : le récepteur est alors de
tous points automatique.

393. Dispositions du transmetteur. — H. Hertz, qui cherchait
à produire des ondulations de période déterminée, reliait les
sphères entre lesquelles se produisait l’étincelle à des surfaces conductrices
susceptibles de modifier la capacité d’une façon précise
et par suite la période do l’oscillation. Lorsqu’on veut produire
des ondes qui se propagent à très grande distance, on ne se préoccupe
pas de la possibilité de soumettre au calcul les éléments de
fonctionnement du transmetteur, et l’on relie directement à la torre
l’une des boules de l’oscillateur, tandis qu’on munit l’autre pôle
d’un conducteur convenablement développé qui porte lo nom do
radiateur : on attaque ainsi l’éther sur une surface plus considérable,
à une hauteur plus grande, et l’onde porte plus loin.

L’oscillateur de Hertz a d’ailleurs reçu de nombreux perfectionnements,
tant pour en augmenter la puissance que pour
en assurer le bon fonctionnement. Tout d’abord, il y a avantage
à interposer entre les boules un liquide isolant : on empêche
ainsi les sphères de laiton de s’oxyder et de se piquer sous l’action
des étincelles. MM. Sarasin et de La Bivc ont employé l’huile

d’olive, M. Bighi a obtenu do meilleurs résultats avec l’huile do
vaselino mélangée do vasclino, dont la rigidité électrostatique
(§ 20, tomo I) est plus grande : le potentiel d’éclatement doit ainsi
atteindre une valeur plus élevée, et la puissanco do l’onde s’en
trouve accruo. L’oscillatour comprend dors doux sphères enfermées
dans uno cuve qui reçoit lo liquide : les sphères sont roliées
directement aux pôles secondaires do lu bobine d’induction ou excitées
par deux paires do sphères extérieures, dont les sommets
extrêmes sont mis en communication avec les pôles do la bobine.
Les sphères entro lesquelles jaillissent les étincelles principales
ont un diamètre variable, d’une dizaine de centimètres par exemple,
et on maintient leurs surfaces voisines à 2 B/w environ l’une de
l’autre. Les boules d’excitation ont des diamètres moindres ; elles
sont montées sur des supports qui permettent d’en faire varier les

distances (fig. 999).

La bobine d’induction
quo l’on emploie doit
présenter quelques dispositions
particulières.
L’interrupteur à lame
vibrante notamment ne
peut assurerun bon fonctionnement
de longue durée

: les étincelles qui jaillissent dans l’air entro les parties périodiquement
écartées et rapprochées les portent à une température
dangereuse pour la bonne conservation de l’état des surfaces. Il est
bien préférable d’employer un interrupteur à mercure I et, pour
régler la vitesse des interruptions, de le mouvoir comme fa fait
M. Marconi, à l’aide d’un petit moteur électrique muni d’un
rhéostat. La tige interruptrice doit être exactement guidée dans
son mouvement alternatif vertical. Les dispositions que M. Ducrelet
donne à l’appareil qu’il construit sont décrites aux comptes
rendus des séances de l’Académie (H juin 1897)  ; la forme du
godet à mercure, étroite à la partie inférieure, évite les mouvements
latéraux du métal liquide ; l’alcool qui le recouvre s’étend
au contraire dans un réservoir plus largo.

Enfin l’interrupteur à main i, dont la manoeuvre sert à produire
Flg. 999.
les longues et les brèves, est encore un interrupteur à mercure,
muni d’uno tige à bouton, qu’un ressort ramène au repos sitôt
qu’on l’abandonne.

Le schéma du transmetteur présente donc dans son ensemble
les dispositions de principe qti'indiquo la figure 1000,

394. Quelques résultats d’expériences. — Dans ses toutes
premières expériences, M. Marconi avait employé dos réflecteurs
paraboliques, mais il reconnut vite qu’en reliant l’un des pôles do
chacun do ses appareils transmetteur et récepteur au sol, il obtenait
des résultats équivalents avec de simples plaques de zinc carrées
do 0mV0 de côté reliées aux bornes opposées des mêmes appareils
par de simples conducteurs isolés. Mais il faut élever ces plaques
à des hauteurs d’autant plus considérables quo l’on veut obtenir
des signaux à plus grande distance. En laissant do côté les expériences
du canal de Bristol, au cours desquelles M. Marconi dut soutenir
les conducteurs des deux postes à l’aide do cerfs-volants à plus

do 50 mètres de hauteur pour communiquer à la distance do
H kilomètres, nous rappellerons quo sur la rade de la Spezzia, le
cuirassé italien San-Martino put recevoir des télégrammes du poste
do San-Bartolomeo jusqu’à 1C kilomètres au large et que la hauFig.
1000.
tour des conducteurs verticaux, tant au poste transmetteur quo sur
lo naviro, atteignait 34 mètres. C’est la hauteur verticale du radiateur
et du collecteur qui parait jouer en effet le rôle lo plus important
pour la transmission des dépêches à grande distance :
l’influence môme des plaques do ciel disparaît, et l’on se contente
aujourd’hui d’établir le long d’un màt, à chaque poste, un simple
fil do cuivre do quelques millimètres do diamètre, ainsi quo nous
l’avons dit aux paragraphes précédents. Il semble même, d’après
certaines expériences, que ce soit la hauteur du fil transmetteur
qui règle la portée de l’onde, comme si les ondes hertziennes
avaient une trajectoire tant soit peu tombante. La hauteur du fil
qui, dans les récentes expériences de Marconi, a permis de franchir
lo Pas-de-Calais entre South-Foreland et Wimereux (près Boulogne) 
à 50 kilomètres, est do 50 mètres.

La propagation des ondes hertziennes ne parait en rien gênée
par le brouillard ; c’est là un résultat capital au point de vue des
transmissions sur mer, soit entre les navires, soit entre les bateauxphares
et la côte. Mais il n’en est pas de même des obstacles divers
qui s’offrent sur terre, soit au voisinage des villes, soit en pays accidentés
et boisés : dans ces conditions, les ondes portent beaucoup
moins loin. M. Slaby, en Allemagne, a fait de nombreuses expériences
en soutenant le radiateur et le collecteur à l’aide do ballons
captifs : il lui a fallu atteindre des hauteurs de .300 mètres
pour obtenir des communications nettes à 21 kilomètres. Les pièces
métalliques do masse importante constituent encore un obstacle
à la propagation des ondes. Dans les expériences que M. Ducretet
a faites en octobre 1898 entre la tour Eiffel et le Panthéon, la
transmission, très nette de la tour au Panthéon, même lorsque lo
fil collecteur était masqué par le massif de pierre de ce dernier
édifice, devenait impossible en sens inverse, lorsque le Panthéon
était transmetteur et la tour Eiffel réceptrice : le voisinage immédiat
de la masse métallique de la tour annule l’effet des ondes sur
le radioconducteur. Lors de ses expériences en rade de la Spczzia,
M. Marconi avait reconnu des effets analogues ; il suffisait par
exemple que, dans les évolutions du navire porteur du récepteur,
la cheminée vint s’interposer entre le poste transmetteur et le
tube à limaille pour que la communication fût interceptée. La

portée des ondes n’atteignit d’ailleurs 1G et 18 kilomètres quo dans
la direction du largo : les côtes élevées, los lies mômes empêchaient
la communication entre le poste de San-Bartolomco et lo
navire, lorsque celui-ci passait derrièro ces obstacles matériels,
même à distance assez grande pour qu’on pût pensor tout d’abord
que les ondes devaient sinon traverser l’obstacle, du moins lo
contourner et atteindre cependant lo navire.

11 va do soi que, si l’on veut échanger des communications entre
deux postes, il faut que chaque poste possèdo un transmetteur et
un récepteur, et que l’on s’entende pour parler et écouter à tour
do rôlo, car jusqu’ici on n’a pas trouvé lo moyen do faire fonctionner
utilement les deux appareils à la fois. Il y a là un défaut
capital, inhérent au système lui-même, et qui, jusqu’à nouvelle
découverte, doit limiter ses applications. Il importe d’ailleurs dans
ce cas, do mettre le récopteur à l’abri des ondes que lo transmetteur
voisin engendre quand il fonctionne, car la vivacité de l’impression
que subirait le radioconducteur lui ferait perdre sa sensibilité
et le rendrait impropre à révéler ultérieurement les ondes
issues d’un poste éloigné. H résulte des expériences qu’a faites
M. Branly à ce sujet (1) , qu’il faut pour protéger un radioconducteur
non seulement lo séparer de ses attaches métalliques, mais
l’enfermer dans une enveloppe métalliquo complètement fermée.
Pour le cas où Ton voudrait employer les nouveaux appareils à
bord dos navires, il faudrait donc munir le récepteur d’une enveloppe
métallique qui se ferme automatiquement et qui isole à
la fois le radioconducteur sitôt qu’on manoeuvrerait le bouton
d’appel do l’oscillateur.

De tels appareils pourraient alors être utilement employés en
temps de brume par les navires pour u'avertir mutuellement do
leur voisinage ; il suffirait, comme le remarque M. Branly, que
chaque navire opérât par intermittences suffisamment prolongées,
et en variant ces intermittences pour avertir à coup sûr les navires
voisins de sa présence.

Nous terminerons enfin cette étude sommaire de la télégraphie
hertzienne en signalant les récentes expériences de M. Thomas
(1) Comptes rendus des séances de l’Académie des sciences des 4 et 18 juillet 1898.
Tommasina sur les effets quo produisent les champs magnétiques
sur certains tubes à limailles rendus conducteurs par l’onde hertzienne.
Nous avons déjà dit un mot des chaînes d’adhérenco entro
parcelles métalliques observées par ce savant. Il voulut voir si
l’approcho d’un aimant pouvait rompre ces chaînes : il opéra
sur des tubes à poudre de nickel mélangées do traces d’argent
ou encore sur des limailles do cobalt, de fer et d’acier. Il constata
que lo champ magnétique attirait la limaille et que la conductibilité
acquise sous l’action d’uno décharge oscillante disparaissait
immédiatement : l’adhérence conductrice no se reproduisait
que si l’on éloignait l’aimant, et sous l’action d’une nouvelle onde
électrique. L’approche de l’aimant produit donc tous les effets
d’un choc, et un électro-aimant alternativement excité et éteint
peut remplacer le trembleur de Popoff. « J’ai obtenu ce résultat,
ajoute M. Thomas Tommasina (1) , en fixant un électro-aimant
de fuçon que l’un des pôles fût à quelques millimètres au-dessus
de la limaille. Le circuit était formé par un accumulateur, une
résistance et un relais, lequel agissait pour ouvrir et fermer le
circuit do l’électro-aimant avec deux accumulateurs et un récepteur
téléphonique en dérivation convenablement shunté. Une
fois le réglage effectué, la réception des signaux a été parfaite,
avec des tubes contenant des limailles d’acier, de fer, de cobalt et
de nickel. Le mouvement de la limaille, très visible à l’oeil nu,
est d’une précision remarquable et ressemble à une pulsation. J’ai
également constaté quo les trépidations du sol, et même les secousses
et les chocs donnés au cohére'ur ne dérangent nullement
le fonctionnement de l’appareil. » Il se peut qu’il y ait dans ce
résultat l’origine d’une amélioration importante aux appareils
récepteurs de la télégraphie hertzienne, car les effets du choc
laissent toujours une certaine part aux irrégularités de fonctionnement.

(l) Comptes rendus des séances de l’Académie des sciences, 15 mai 1899.
Influence des proportions relatives des pièces polaires, intervalles polaires

et bobines 3

Excitation des inducteurs 10

Disposition de principe do quelques alternateurs 10

Réaction d’induit d’un alternateur 14

Puissance fournie à l’alternateur, emploi de cette puissance 18

Fonctionnement simultané des alternateurs 20

Alternateurs couplés en tension 20

Alternateurs couplés en quantité 23

II. — Fonctionnement en réceptrice synchrone.

Fonctionnement d’un alternateur simple en moteur synchrone 28

Élude géométrique du fonctionnement du moteur 31

Décrochage 30

CHAPITRE DEUXIÈME
ALTERNATEURS l’OI.YNIASKS
I. — Générateurs de courants polyphasés.
F »trw.
Génération des forces électromotrices polyphasées ; principe des enroulements
39

Dispositions particulières de quelques générateurs polyphasés 12

Fonctionnement d’un générateur à courants polyphasés 43

Réaction d’induit 44

II. — Moteurs polyphasés à champ tournant.

Moteurs synchrones 47

Moteurs à courants polyphasés asynchrones 40

Dispositions générales des moteurs SI

Disposition du champ de réaction d’induit 'j3

Expression du flux et des forces électromotriecs Bîî

Force contre-électromotricc de transformation 01

Puissance fournie au moteur ; répartition de ectto puissance : pertes

diverses, couple moteur 04

Fonctionnement du moteur ; caractéristiques mécaniques 08

Démarrage Ta

Valeurs des intensités et du flux 70

Influence des fuites de flux ; épure de M. Rlondel 'îi).

Remarques générales à appliquer dans l’étude d’un projet de moteur

polyphasé asynchrone 84

Divers systèmes employés pour réduire la puissance absorbée par le

moteur au démarrage 03

Procédés Roucherot Oii

Essais d’un moteur à champ tournant 97

CHAPITRE TROISIÈME
TRANSFORMATEURS
Usage et principe des transformateurs 100

Principales dispositions des transformateurs 101

Transformateurs polyphasés 104

Fonctionnement d’un transformateur sur circuit extérieur simplement résistant
108

Pertes par hystérésis et courants parasites 110

Effet des fuites de flux, mesure de leur importance 121

Combinaison des fuites diverses, diagramme complet 120

Fonctionnement du transformateur sur circuit extérieur à rcactance 120

Perte de charge, méthode de Kapp pour la déterminer rapidement 133

Essais des transformateurs 135

Remarques diverses 138
DU SECOND VOLUME. 413
CHAPITRE QUATRIÈMETRANSFORMATEURS TOURNANTSTransformation de courants alternatifs en courant continu 142Moteur-générateur IV3Convertisseur à deux enroulements 149Commutatriccs • tsi*Commutatrices alimentées par des courants alternatifs en nombre relativement
faible 103Cinquième partie
PILES ET ACCUMULATEURS
CHAPITRE PREMIERl’U.ESForce électromotricc 17HForce électromotricc de polarisation 177Moyens de combattre la polarisation ; exemples de piles 178Élément Meidingcr . 179Élément Lcclanché 180Éléments au bichromate de potasse 181Rendement et puissance des piles 182Considération relative à l’emploi de piles en batteries puissantes 180CHAPITRE DEUXIÈMEACCUMULATEURSPrincipe des accumulateurs • 189Accumulateurs au plomb 191Fonctionnement des accumulateurs au plomb 198Dispositions accessoires des accumulateurs ; précautions diverses 202Accumulateurs CommelinDesmazures 207Usages divers des accumulateurs ; installation 208Emploi des accumulateurs à la navigation 209Ratlcrics d’accumulateurs ; exemples de coupleurs 211Tableaux de chargement des accumulateurs 213Essais des accumulateurs 21044V TARIE DES MATIÈRESSixième partie
LAMPES ET PROJECTEURS
CHAPITRE PREMIERHIOTOMÊTRIE. — CONSIDÉRATIONS GÉNÉRALESTàgei.Champ lumineux 221Étalons d’intensité lumineuse 223Unités pratiques de lumière 224Dispositions de quelques photomètres 225Méthode de MM. Ayrton et Perry 228Méthode de MM. Riondel et Rey pour la mesure des éclats et intensitéslumineuses des projecteurs 229Courbes d’intensité ; intensité moyenne sphériquc ; lumcnmètre Riondel.. 231^clairement en un point du champ de plusieurs sources ; luxmètres 233Production de radiations lumineuses par le courant électrique 235CHAPITRE DEUXIÈMELAMPES A INCANDESCENCEDispositions de principe des lampes à incandescence et conditions fondamentales
de leur bon fonctionnement 239Voltage et proportions du filament 241Fabrication des lampes à incandescence 243Disposition des culots et douilles 247Essais des lampes à incandescence 248Diverses lampes employées dans la marine 250CHAPITRE TROISIÈMELAMPES A ARCFonctionnement de l’arc 2b3Propriétés de l’arc à courant continu et de l’arc a courant alternatif 255Régulateurs 257Lampes alimentées sous potentiel constant ; régulateurs d’intensité 258Action des résistances interposées entre les bornes à potentiel constant etles bornes de la lampe 259Emploi de régulateurs de résistance et de régulateurs de potentiel 259Alimentation sous intensité constante, régulateurs de résistance ou depotentiel 204Exemples de régulateurs 200DU SECOND VOLUME. 445
CHAPITRE QUATRIÈMEPROJECTEURSDispositions principales des projecteurs 270Lampes des projecteurs 273Lampes obliques 273Lampes horizontales 278Lampes Schûckert, Rrcguel, Sautter 279Miroirs 281Divers types de projecteurs ; dispositions accessoires 280Septième partie
SYSTÈMES DE DISTRIBUTION ; CANALISATION
CHAPITRE PREMIERSYSTÈMES DE DISTRIBUTIONRemarques générales 289Distribution en série 291Distribution en dérivation 292Montage en boucle 295Inconvénients des systèmes de distribution en dérivation simple 290Systèmes mixtes 297Distribution par l’intermédiaire d’accumulateurs 298Distribution par l’intermédiaire de transformateurs 299Distribution par courants polyphasés 302Poids de cuivre des lignes 303Choix d’un système de distribution 312Maintien du voltage à valeur normale 315CHAPITRE DEUXIÈMECANALISATIONQualités diverses des conducteurs 318Revêtements des câbles 321Dispositions diverses des câbles 322Élévation de température des conducteurs ; limite de la densité d’intensité. 322Calcul de la section des conducteurs d’une ligne de parcours déterminé.. 323Choix de l’emplacement des dynamos 332COURS D’ÉLECTRICITÉ. — T. II 29
CHAPITRE TROISIÈME
APPAREILLAGE — DISPOSITIONS DIVERSESP*tfM.
Appareils de distribution 335

Exemple d’une distribution à trois fils 330

Exemple d’une station de chargement d’accumulateurs et de distribution

en dérivation simple 338
Huitième partie
INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES
A BORD DES NAVIRES

CHAPITRE PREMIER
CONSIDERATIONS GENERALES. — CANALISATION. — TAIII.EAUX DE DISTRIBUTION
Services assurés par l’électricité a bord d’un navire 345

Systèmes de distribution et voltage à adopter à bord des navires 348

Projecteurs 349

Lampes à incandescence 352

Moteurs 355

Groupement des récepteurs 358

Tableaux de répartition 359

Dédoublement des postes des dynamos ; doublement des circuits protégés,

lignes de secours 301

Exemples do tableaux de répartition 304

Excmplcb de tableaux d’association 300

Cas de deux tableaux d’association : appareils destinés à les maintenir

séparés 370

Exemples de tableaux de distribution 373

CHAPITRE DEUXIÈME
APPAREILS DE COMMANDE DES MOTEURS
Divers genres d’appareils de commando 375

Commande d’un projecteur 378

Treuils, monte-charges, tnontc-esearbillcs, etc 381

Manoeuvre des tourelles 388

Système llillairel-lliiguet Canet 391

Système des ateliers de La Scyne 390

Manoeuvre de la barre d’un gouvernail 402

r »K« ».
Commande à distance d’une machine à gouverner 401

Appareil Marit pour la commande d’un scrvo-molcur 404

Répétiteurs des positions du récepteur ; combinaisons diverses destinées à

en éviter l’emploi 408

Commande à dislance par l’intermédiaire de fils de mise en court circuit. 409
Emploi d’un conjoncteur à relais monté sur fil d’équilibre entre résistances

conjuguées 411

Manipulateur diphaseur cl récepteur-redresseur (Système Marit) 412

Conditions d’asservissement complet 410

CHAPITRE TROISIÈME
TRANSMETTEURS D’ORDRES
Principaux genres do transmetteurs d’ordres 418

Transmetteur Pcrruisso 419

Emploi d’un combinateur 421

Indicateur des angles de barre 422

Signaux divers 423

Transmetteur d’ordres Romazzottt 423

Transmission d’ordres par voltmètres 420

Transmetteur d’ordres Card 427

CHAPITRE QUATRIEME
TÉYÛGRAI'IIIK SANS EU.
Principes de la télégraphie Hertzienne 429

Expériences do Hertz ; oscillateur et résonnalcur 429

Expériences de Branly 431

Dispositions du récepteur ; récepteurs PopofT el Marconi 433

Dispositions du transmetteur 435

Quelques résultats d’expériences 437
FIN DR LA TAULE DES MATIÈRES DU SECOND VOLUME.
Errata
TOME I
r« gc« . n*i*r« i. Au lie* de lire
155 Dernière formule 12 ! I /il 12 ! \/L

406 Deuxième formule Sï>p 0X,P

5V8 Avant-dernière formule v == r =

550 Première formule 1V0' -f- . . . 150T -f- . . .

TOME II

5 56 ligne du bas 2/ ; 2m

« „n « vr i rt, £,'I,'cos’© a' £i' 1/ cos’ ç

63 Première formule _L_L_i 1 !—L 1

cos * cos 1 *

103 Formule e (trois fois) / (trois fois) 

122 Dernière formule ÔK = Awi,w« 10' 9 DH=vAMlMi10' 0

140 Fig. 760 10-' 10 »

82 Fig. 710 l/anglc © est l’angle de $M avec le prolongement

de *$ et non do o%