V. Justifications et essais comparatifs

Ayant évalué chacun des couples de frottement, la détermination de

s'ensuit immédiatement.

La connaissance du « facteur organique » du compteur va nous permettre maintenant d'apprécier ses qualités et surtout de prévoir la conservation de ces qualités dans le temps.

L'arrêté ministériel du 8 janvier 1920 a fixé, pour la France, les condilions exigées pour l'approbation d'un type de compteur. Notre législation, en effet, se contente d'imposer l'examen sévère d'un compteur type et admet implicitement que tous les compteurs de la série auront les mêmes qualités. En particulier, d’après cet arrêté, les courbes d'erreurs doivent être renfermées entre deux lignes limites à écartement variable selon les conditions de fonctionnement. Le compteur doit, en outre, pouvoir démarrer au 1/20 : de sa charge nominale, si c’est un appareil à courant alternatil et àu 1/100 de cette charge, si c’est un appareil à courant

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continu, la consommation des circuits dérivés ne devant pas dépasser 7,5 W par 100 V pour les appareils à iuduction et 4 w par roo v pour les compteurs à courant continu.

Or, sans vouloir mettre en cause le moins du monde la probité des constructeurs, il va de soi que les compteur livrés au commerce ne pourront jamais être aussi soignés que ceux présentés aux essais officiels d’approbation. D'autre part, si un compteur donne des indications suilisamment exactes au début de son installa tion, on peut se demander quelle sera la valeur de ces indications au bout de cinq où même dix années de service. | |

Les compagnies de distribution perçoivent bien, sous des rubriques diverses, des redevances destinées à payer l'entretien des compteurs; cependant, à part

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Fig. 9. — Etude d: l'influence du frottement

quelques exceptions d'autant plus iouables qu'elles sont rarissimes, ces redevances ne constituent que des augmentations déguisées du prix de vente du courant et, en fait, les compteurs sont purement et simplement abandonnés à eux-mêmes.

Or, les qualités d’un compteur se modifient dans le temps.

Si, au point de vue électrique, on peut tenir comme négligeables les changements d’élal moléculaires qui viendront modifier à la longue la résistance des enroulements, si même à la rigueur encore on peul admettre que, en raison des progrès réalisés dans la construction et surtout dans le vieillissement artiticiel des aimants, le couple freinant des compteurs ne subira pas de diminution appréciable, il n’en va plus de même des qualités d'ordre mécanique qui, en raison de

des balais dans un compteur à courant continu.

l'usure des organes, du desséchement de l'huile, etc., s'allèreront et viendront insensiblement changer l'allure de la courbe d’étalonnage du compteur aux faibles régimes de charge.

On s’est bien inquiété, il est vrai, d'évaluer les qualités mécaniques des compteurs et l'intention du législateur apparait dans le fait que la mesure du couple moteur, qui ne figureit pas dans l'arrêté de 1910, a été imposée par l'arrêté de 1920. On a d’ailleurs beaucoup épilogué sur cette question du couple moteur. C’est en effet une erreur manifeste de croire que de la plus ou moins grande valeur du couple moteur dépendra la plus ou moins grande sensibilité de l'appareil. Les compteurs, aussi bien en courant continu qu'en courant alternatif, sont des appareils qui, en principe, fournissent un travail extérieur nul, et quelle que soit

la valeur donnée au couple, on a, à chaque instant, l'identité :

Couple moteur — couples freinants — 0.

Si le couple moteur croît, il faut augmenter de même les couples freinants.

Ce qu’il nous faut donc considérer, en réalité, c'est l'excès du couple-moteur sur la somme des couples de frottement : plus cet excès sera grand et plus le compteur démarrera facilement. D'autre part, l'examen des divers couples de frottement renseignera sur l’accroissement probable de ces frottements dans le temps. Le frottement de pivotement sera d'autant plus constant que l'acier du pivot sera plus dur et travaillera sous une pression spécifique plus réduite. D'autre part, les frottements de tous les organes mobiles seront d'autant plus constants qu'aucun lubriliant ne pourra venir en modifier la valeur et que des précautions seront prises pour éviter l'introduction des poussières, etc.

Dans l'étude des couples de frottement, il nous faut distinguer ceux qui agissent exclusivement au démarrage, c'est-à-dire les couples dus aux pivots et à la minuterie.

Naturellement, il faudrait considérer, si l’on envisage la détermination du facteur organique au démarrage, la valeur du couple-moteur pour la charge « administrative » de démarrage, c'est-à-dire pour.le r/200 ou le 1/100 de la charge nominale, et cette valeur peutêtre sensiblement différente (en raison du couple compensateur des frottements) du 1/200 ou du 1/100 du couple moteur à pleine charge. Comme il est pratiquement très difficile de mesurer la valeur de ce couple au démarrage, nous conviendrons de définir le facteur organique à cette charge : le rapport entre le couple moteur théorique pour la charge administrative de démarrage et la somme des couples de frottement au démarrage.

Il faudrait, en outre, tenir compte de l’action des organes d'arrêt destinés à annuler la marche à vide, et qui contribuent à diminuer la sensibilité au démarrage.

Le compteur sera évidemment d'autant plus sensible que le facteur organique au démarrage sera plus grand, et c’est pourquoi nous préconisons l’introduction de la mesure de ce facteur dans les épreuves administratives d'approbation, puisque l'étude des différents couples de frottement est susceptible de donner une indication sur la conservation dans le temps des qualités du compteur.

Quel que soit l'intérêt que peut présenter l'obtention d'un facteur organique élevé, il ne faut pas oublier que ce résultat peut être acquis aux dépens de la consommation interne de l'appareil ; il faut donc qu’en même temps le compteur présente une consommation interne aussi réduite que possible.

Ayant eu l’occasion d'examiner un très grand nombre de compteurs d'électricité, nous avons été amené à comparer leurs qualités d'ordre électrique et d'ordre mécanique. Si nous désignons par € le maximum de l'écart (pour des conditions de fonctionnement déter-

minées, par exemple pour un compteur à induction avec cos o — 1) entre les lignes limites mesurant l’erreur relative entre la puissance vraie et la puissance indiquée et que, d'autre part, nous comparions cette valeur de € que nous appellerons « écart caractéristique » aux vitesses de régime, nous remarquons que € est d'autant plus petit que la vitesse de régime ellemême est plus réduite. Or, nous avons vu dans cette étude que la réduction de certains couples de frottement était d'autant plus facilitée que la vitesse de régime était elle-même plus petite; il y a done concordance entre les conditions à réaliser pour augmenter les qualités électriques et les qualités mécaniques des compteurs à induction.

Si x est la vitesse nominale, en tours par minute, d'un compteur à induction, le produit

a Cr

rendra compte des qualités électriques et mécaniques de l'appareil, étant sous-entendu que ce dernier sa/isfait par ailleurs aux conditions administratives. En outre, l'usure des organes de pivotement, toutes autres choses égales, sera d'autant plus rapide que » sera plus grand.

Si maintenant nous rapportons ce produit à la consommation interne W du compteur (WW représentant la consommation du cireuit « tension » seul), le produit

(BEA [ I CG n° W

permettra, étant donné un certain nombre de compteurs satisfaisant aux conditions administratives, de déterminer quels seront ceux qui présenteront la plus grande sécurité de marche pour la consommation la plus réduite.

Il est évident qu'il est nécessaire de considérer chacun des termes isolément selon que l’on attribuera plus ou moins d'importance aux qualités d'ordre mécanique ou à celles d'ordre électrique.

Nous avons vu plus haut que, si Pon ne considère que les frottements dus aux pivots, le facteur organique d’un compteur à induction prend au démarrage la forme suivante :

Autrement dit, étant donné une série de compteurs à induction ayant le même circuit magnétique et des équipages mobiles différents, leur facteur organique est indépendant du couple moteur et inversement proportionnel à la racine cubique du poids ‘de l'équipage.

De tout ce qui précède, il est facile de déduire les conditions optima de fonctionnement d’un compteur, c'est-à-dire :

Au point de vue mécanique : réduction des frotte-

DS Dee

ments sans interposition de lubrifiant et accroissement du couple-moteur, ce qui revient à rendre maximum (Be

2Cy

Au point de vue électrique : réalisation d’un écart caractéristique minimum pour les différentes conditions de fonctionnement, sans préjudice évidemment d’une consommation interne aussi réduite que possible.

Pour les compteurs à induction, dont nous nous sommes occupé principalement dans cette étude, ce sont là des conditions contradictoires et la question ne peut évidemment se résoudre que par un compromis.

On peut, pour améliorer le facteur organique, adopter l’une ou l’autre des deux solutions suivantes :

Ou élever le couple moteur en valeur absolue sans s'inquiéter des couples de frottement ;

Ou bien adopter un couple faible, ce qui permettra de réduire écart caractéristique etla consommation interne, ets’attacher à diminuer les couples de frottement,

Enfin, on peut choisir un moyen terme entre ces deux solutions. -:

Quelle que soit la solution adoptée, la mesure du facteur organique sera un critérium sûr pour juger les qualités d’un appareil.

En résumé, on ne devra donc plus, pour comparer des compteurs entre eux, considérer isolément la mesure du couple moteur, mais toujours la rapporter, non pas au poids de l'équipage mobile (évaluation du facteur de qualité), mais bien aux couples de frottement développés à l'origine dans le système.

Fig. 10. — Courbes d'essais deïdifférents compteurs,

\ RS NS 09 a" NTeanps an ondes D." LS

Nous avons appliqué cette méthode d'investigation à un certain nombre de compteurs actuellement en usage dans les secteurs français et étrangers.

Afin de tenir compte de l’encrassement des minuteries, nous avons d'abord essayé les appareils tels que nous les avons reçus des constructeurs, puis les compteurs ont été mis pendant 24 heures dans une chambre close maintenue à 120° C pour opérer le dessèchement de l'huile, &e temps d’épreuve ayant été déterminé empiriquement et par comparaison avec des compteurs ayant deux années de service et placés dans des conditions d'installation aussi parfaites que possible. |

Les essais effectués sont indiqués dans les tableaux ci-après, les lettres À, B, C et D désignant des compteurs de construction française et les lettres E, F, G, H et N représentant des compteurs de construction étrangère.

Tous ces compteurs sont du calibre ro ampères, 110 volts, 50 périodes par seconde, le compteur .N

étant un appareil à courant continu.

Covpreur À. —- Disque en aluminium de 95 mm de diamètre, pesant 28 g, serti sur un axe en duralumin ; vis tangente décolletée dans la matière de l'arbre.

Etat de la crapaudine (examen au microscope), très bon.

Palier supérieur à aiguille-guide, bien conditionné.

Vitesse de régime, 5o t : mn.

Forme de l’aimant, type Y.

Essai n° 1.

Tableau el courbe À, figure 10.

Temps Vitesse

(en secondes) (en Tours par seconde)

100 0,456 110 0,410 150 0,385 130 0,357 140 0:91 150 0,286 160 0,265 170 0,238 TOO 0,213 190 0,192 200 0,104 929 0,120 255 0,068

Moment d'inertie, RSS OSEO 2,

re à 8,40 K=6559 = = —,253 g-cm°.

CNT — 8,40

Accélération angulaire,

do 0,274 k à — | —=07T — 0,0009 l'adian : $° dé, 174

Couple de frottement du disque seul (palier inférieur plus palier supérieur), 6,00255 em-g.

Couple des pertes dues au frottement du disque dans l'air pour la vitesse de régime, 0,0069 cm-g.

Couple des pertes dues au laminage de l'air dans l’'aimant, 0,002 cm-g.

Essai n° 2. — La crapaudine de ce compteur étant huilée, nous avons procédé à son dessèchement et recommencé l'essai 1.

Tableau et courbe A”, figure 10.

Temps Vilesse (en secondes) (en Lours par seconde) o r,0) 10 0,9) 20 0,87 30 l 0,80 40 0,726 50 “0 606 60 0,624 70 0,556 80 0,512 90 0,476 100 0,410 110 0,382 120 0,301 130 0,312 \ 150 0,296 160 0202 179 Eos 190 184 0,159 191 0,150 200 O2 LE 215 0,092 267 0

Accélération angulaire,

do 0,22/ — = 27% - — 0,012,

Couple dû au frottement du pivot sur la crapaudine

desséchée,

0,012 >< 253 À COR en) 0 GO ST CIN-0

(soit une augmentation de 30 pour 100).

Essain:3.

Tableau et courbe À, Jigure 10.

Temps Vitesse (en secondes) (en tours par seconde)

0 0,96 10 0,89 20 0,70 0 0,714 jo 0,650 90 0,560 bo 0,520 70 0,489 80 0,459 90 0,382 100 0,392 110 0,308 10 0,270 10 0,294 149 (e) II 150 0.162) 192 6,0006 20) O

Couple de frottement dû à la minuterie (neuve et fraichement huilée), 0,0026 cm-g.

Couple de frottement dùû à la minuterie desséchée, 0,004 cm-£.

Consommation des électroaimants de « tension », 0,6 W par 100 v.

Couple moteur à pleine charge, 9,45 cm-g.

Valeur théorique du couple actif au démarrage, 37,25 cm-mg.

Somme ? des couples de frottement au démarrage, 7,6 cm-mg.

Facteur organique au démarrage,