PREMIÈRE THÈSE

Contribution à l’étude des compteurs d'électricité

Le « facteur organique » des compteurs et sa mesure

I. Introduction. — On sait que les compleurs-moteurs modernes se composent d'un induit (disque ou enroulement) tournant sous ou à l'intérieur d’électroaimants ou de bobines inductrices. Sauf dans le cas particulier du compteur O’K, tous les appareils sont munis d'un frein magnétique constitué par un ou plusieurs aimants permanents dans l’entreler desquels tourne un disque de cuivre où d'aluminium.

Le mouvement de l'induit est transmis à un mécanisme totaliseur (à aiguilles, à rouleaux ou à chiffres sauteurs) généralement au moyen d'une vis sans fin et d’une roue tangente.

Pour que le compteur soit exact, il faut qu’à chaque instant, et dans toute l'étendue de son échelle d’enregistrement, la vitesse de l’induit soit proportionnelle à la puissance à mesurer. Or, la constance de cette proportionnalité, facile à obtenir pour des charges relativement importantes, n'existe plus aux très faibles régimes, les frottements des organes en rotalion venant influencer la marche de l'appareil.

Les constructeurs se sont évidemment efforcés de réduire le rôle perturbateur des frottements.

Dans les compteurs ampèreheuremètres à courant continu, on a recours à ce qu'on a appelé le « compoundage », c'est-à-dire que l’on fait passer d'une façon permanente dans l'induit du compteur un courant d’une intensité déterminée et réglé de telle façon qu'il crée un couple actif légèrement supérieur à la somme des frottements du système au départ, puis, comme le compteur aurait ainsi tendance à tourner à vide, on empêche la marche à vide à l’aide d'une goupille

d'arrêt ou de tout autre dispositif approprié.

Dans les compteurs wWattheuremètres, on à également employé de petites bobines inductrices auxiliaires, dites bobines de compensation, dont le but est de créer, de même, un couple actif supplémentaire destiné à contrebalancer l'influence des frottements au démarrage.

Enfin, toujours dans les appareils à courant continu, ün # eu recours à des artilices tels que : les moteurs

auxiliaires de démarrage, les balais oscillants, ete... Tous ces procédés ont l'inconvénient d’être coûteux et de consommer du courant; très ingénieux au demeu- “ant, leur champ d'application est cependant limité aux compteurs de gros calibres.

Dans les compteurs à induction pour courants alternalifs, on crée le couple de compensation en provoquant une dyssymétrie du champ de tension, et on annule l'excès de couple actif, susceptible de provoquer la marche à vide, au moyen d’un ergot d'arrêt ou encore à l'aide de trous ou de fentes ménagés dans le disque-induit, ce qui a d’ailleurs linconvénient d’altérer l'exactitude du compteur aux régimes de faible charge.

C’est sur les appareils à induction, qui, de par leur principe même, sont simples et peu coûteux, qu'a surtout porté l'effort des constructeurs. La création des lampes à faible consommation, des appareils tels que les transiormateurs de sonnerie, etc... ont amené les distributeurs de courant à exiger des constructeurs des appareils de plus en plus précis et de plus en plus sensibles.. Pour réaliser l’exactitude aux très faibles charges (les règlements administratifs français exigeant le démarrage pour 1/00 de la charge nominale), on a d'abord, tout naturellement, songé à accroître la valeur du couple moteur, pensant ainsi diminuer l’importance relative des couples de frottement.

Cet accroissement du couple moteur était évidemment chose facile à réaliser en augmentant le diamêtre ou l'épaisseur du disque-induit, ou la consommation des enroulements. En combinant ces moyens, on peut augmenter le couple actif dans des proportions très notables; aussi durant ces dernières années à-t-on assisté, dans Le monde des compteurs, à une véritable surenchère, et c'est à qui pourrait offrir le couple moteur de moment le plus élevé : on est ainsi passé: rapidement, pour les appareils à induction, de 2 à 3 em-g à 6 el même 8 em-g.

Or, à part quelques exceptions honorables, nous devons constater que ni la sensibilité au démarrage ni

RO

l'exactitude des compteurs ne s’en sont trouvées amé-

liorées, et l'explication de ceci résulte du fait que les

constructeurs n'ont, en général, pas pris garde qu’en augmentant le couple moteur ils ont, le plus souvent, augmenté en même temps la somme. des couples de frottement. :

Nous devons dire d’ailleurs que l’on a songé à réduire l'influence des couples de frottement au moyen d'artifices spéciaux tels que : suspensions vibrantes, etc.…, mais ici, encore, l'accroissement du prix de revient à très vite limité l'emploi de ces appareils.

Au lieu d’accroitre le couple moteur, certains constructeurs se sont orientés dans une autre voie. Sachant que les compteurs à couple actif faible et à vitesse de régime réduite (autrement dit à constante élevée), permettent des courbes d'erreurs plus tendues, ils ont cherché l'augmentation de la sensibilité dans la diminution des couples de frottement.

Dans cet ordre d'idées, Stanley, aux Etats-Unis, a proposé de suspendre magnétiquement le disque-induit, qui n’est plus alors guidé que par un fil; il arrive ainsi à annuler presque complètement les frottements dus aux pivots et à réaliser le démarrage sous une charge très réduite. Cependant, cet artifice, pour intéressant qu'il soit, présente entre autres l'inconvénient d’un prix de revient élevé.

Nous nous sommes proposé, dans ce travail, d'étudier en détail les couples de frottement développés dans les compteurs d'électricité et de vérifier qu’il est facile de les réduire dans une proportion telle qu'il devienne possible de réaliser des compteurs à couple actif relativement faible, mais présentant cependant une grande sécurité de marche.

Il. Définition du facteur organiqne. — De l'étude d’un très grand nombre de types de compleurs, nous avons conclu à l'insuffisance des essais actuellement pratiqués pour définir les qualités d’un compteur, et nous avons été amené à proposer, comme nouveau critérium, le rapport

ja Couple moteur

HER £ 2; Somme des couples de frottement

rapport auquel nous avons donné le nom de « facteur organique ».

Il est évident que l’on peut délerminer la valeur du facteur organique pour les différents régimes de charge du compteur. :

II. Mesure du couple moteur. — La mesure du couple moteur, C,, est aujourd'hui une opération courante : les différents dynamomètres à torsion (modèle Allgemeine Elektricitäts Gesellschaft, modèle Landis et Gyr, etc...), le dispositif de M. Delatour, employé à l'Institut deNancy, le dynamomètre à fils de Sechmiedel, le dispositif enregistreur d’Alberti pour les compteurs à courant continu,permelttent une mesure facile de ce couple.