LII« MANIPULATION

INSCRIPTION ÉLEGTROCHIMIQUE D'UN COURANT ALTERNATIF ET ÉTUDE D'UN ALTERNATEUR.

Théorie.

M. Paul Janet fait ressortir dans les termes suivants Tintérêt et l'objet d'une étude expérimentale des courants alternatifs. « Tandis que pour caractériser entièrement ud courant continu il suffit de connaître son intensité, pour caractériser un courant alternatif il faut connaître non seulement son intensité efficace, mais encore sa fréquence et sa forme en fonction du temps, forme qui s'écarte toujours plus ou moins d'une sinusoïde; tandis que pour comparer deux courants continus, il suffit de connaître le rapport de leurs intensités, pour comparer deux courants alternatifs, il faut

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connaître non seulement le rapport de leurs intensités efOcaces, mais leur différence de phase; enfin, tandis que, dans un courant continu, la force électromotrice est simplement proportionnelle à l'intensité du courant qu^elle produit, dans un courant alternatif, cette force électromotrice est souvent décalée d'une quantité inconnue sur le courant, d (*)

C'est la mesure des fréquences et celle des différences de phase qui s'impose le plus souvent : M. Janet y procède par l'emploi d'un enregistreur éleclrochimique, qui marque un trait sur un cylindre tournant chaque fois qu'un maximum périodique de différence de potentiel s'établit entre deux points déterminés : le nombre de traits imprimés par seconde donne la fréquence et leur position relative donne les différences de phases de deux courants alternatifs proposés.

On peut étudier par ce procédé les courants fournis par n'importequels alternateurs, Siemens, Zipernowski, Thomson- Houston, Ferranti, Patin ou autres, auto-excitateurs ou à excitation séparée.

La force électromotrice aux bornes pourra être déterminée par un voltmètre Cardew en dérivation qui donne la racine carrée de la moyenne des carrés de la force électromotrice; c'est ce qu'on appelle \^ force électromotrice efficace.

Un électrodynamomètre Siemens, placé dans le circuit, fera connaître aussi Y intensité efficace ^'^zr une formule de la forme

Si l'alternateur alimente des lampes, l'angle de décalage entre le courant extérieur et la force électromotrice qui se produit est faible et la puissance extérieure est égale en watts au produit de la force électromotrice efficace.

Description.

Décrivons d'abord l'enregistreur Janet.

Sur un cylindre métallique enroulons une feuille de papier imbibée de la solution de ferrocyanure de potassium et d'azo-

(') BuUetia de la Société internationale des Électriciens^ janvier 1895.

late d'ammoniaque de Bain, composée de parties égales des deux solutions saturées, étendues de six parties d'eau. On emploiera un papier assez fort, ayant trempé quelques heures dans le liquide; il faut l'appliquer avec soin sur le cylindre, puis on épongera l'excès du réactif à l'aide d'un rouleau de papier buvard. M. Janel recommande que la surface du papier soit mate, sans être trop sèche.

Sur la surface du cylindre appuie un style en fer ou en acier, dont la pointe est légèrement émoussée, pour ne pas entamer le grain du papier.

Ce style, constitué par une aiguille à tricoter, est engagé à frottement dur dans un tube mince en métal, mobile autour de son centre et monté sur un bloc d'ébonite, lequel est embroché sur un axe de laiton, le traversant de part en part; un ressort à boudin, attaché d'une part au bloc, d'autre part à l'axe, détermine une légère pression du style sur le cylindre contre lequel il vient appuyer.

Le bloc d'ébonite peut recevoir trois ou quatre styles, suivant le besoin de l'expérience.

Le cylindre enregistreur est relié par son tourillon à un point du circuit traversé par le courant alternatif à analyser; les styles sont mis en communication électrique avec d'autres points du circuit par des fils.

Le cylindre enregistreur est animé d'un mouvement de rotation uniforme; un filetage hélicoïdal pratiqué sur son axe détermine un mouvement de progression accompagnant son mouvement de rotation.

Pour une différence de potentiel déterminée entre les points reliés au cylindre et aux styles, ceux-ci tracent un irait bleu sur le papier; cette inscription faite, on détache le papier en le coupant sur une génératrice et on le lave à grande eau avant de le sécher.

Le voltmètre Cardew est un instrument à dilatation, constitué par un fil de platine-argent; sa faible réactance permet de l'employer pour les courants alternatifs.

L'électrodynamomètre Siemens se compose d'une bobine mobile à une seule spire, suspendue par un fil de cocon et orientée par un ressort à boudin, dans un champ créé par un cadre fixe.

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On mesure la torsion du fil sur un limbe gradué supérieur.

Manuel opératoire.

L'action de la Terre est nulle sur Télectrodynamomètre quand le plan de la bobine mobile est normal au méridien. L'appareil étant placé horizontalement par ses vis calantes, on fait passer le courant. On tourne le bouton de la vis de torsion jusqu'à ce que l'index de la bobine mobile revienne à

zéro : on relève l'angle de torsion ô. La valeur de ^ est géné-

ralement marquée sur l'instrument.

1" Mesure des fréquences.

Soit à mesurer la fréquence de la différence de potentiel périodique existant entre deux points M et N du circuit; ces points seront, par exemple, deux bornes d'une lampe à incandescence prise dans une série de trois lampes de 4o volts alimentées par un allernateur distribuant un courant alternatif à I20 volts.

Le point M sera relié électriquement au cylindre.

On montera deux styles sur le bloc , l'un d'eux devra être mis en communication avec le point N.

Le second style permettra de mesurer le temps; à cet effet, on le relie au pôle positif d'une pile dont le pôle négatif communique avec le cylindre par l'intermédiaire d'un pendule battant la seconde et fermant le circuit à chaque oscillation.

Le premier style marquera une trace bleue chaque fois que l'excès de potentiel de N sur M passera par un maximum positif; on obtient donc un trait discontinu dont chaque segment correspond à une période de la force électromotrice étudiée. Le nombre de traces inscrites par le second style donne le nombre de secondes.

11 faut une différence de potentiel minimum de 20 à 3o volts pour avoir une bonne inscription.

2** Mesure des différences de phases.

Soit à mesurer la différence de phase entre deux forces électromotrices périodiques décalées l'une par rapport à

Tautre d'une quantité que Ton veut mesurer; on inscrit ces deux forces éleclromotrices Tune à côté de l'autre et Ton obtient ainsi deux lignes discontinues, dont Tune est déplacée par rapport à l'autre d'une certaine quantité, comme le montre \dijîg. 88; le rapport suivant lequel un maximum d'une de

Fig. 88.

ces lignes divise l'intervalle laissé entre deux maximum consécutifs de l'autre donne, en fraction de période, la différence de phase cherchée.

On réalisera cette expérience en prenant trois points sur le circuit alternatif; le point moyen sera relié au cylindre et les points extrêmes aux deux styles.

Résultats.

M. Janet a appliqué sa méthode aux trois cas suivants : I® Trois points M, N et P disposés en série sur un circuit alternatif sont séparés par des résistances non inductives, des lampes à incandescence par exemple. Les points extrêmes M et P sont en communication avec deux styles, et le point moyen N est relié au cylindre. Les excès de potentiel de M et P sur N sont décalés l'un par rapport à l'autre d'une demipériode.

2" Le courant alternatif se bifurque entre deux branches, dont l'une contient une bobine tandis que l'autre ne présente

au contraire pas de self-induction. Plaçons, par exemple, cinq lampes de 20 volts dans la première dérivation et une lampe et la bobine dans la seconde {fig* 89). On rattachera le cylindre au point de bifurcation N et les deux styles à M et à P.

un* H. — ÉTUDE d'une GÉNÉRATRICE MAGNÉTO. agS

On constate que le courant de NPQ est en relard sur l'autre.

3<» On dispose en série sur un circuit alternatif une lampe et une bobine; M et P sont reliés à deux styles {^fig. 90), et

N au cylindre. Si la résistance NP n'était pas inductive, nous aurions une différence de phase d'une demi-période ; mais on observe une différence plus grande, comme la théorie l'exige.

Ce procédé ingénieux permet aussi d'inscrire des forces électromotrices triphasées, en reliant, par exemple, le centre de rétoile au cylindre et les sommets à trois styles : on relève ainsi trois séries de traits déplacés Tune par rapport à Tautre d'un tiers de période.

Ajoutons enfin qu'on peut même étudier la forme d'un courant périodique en multipliant les styles; mais cette détermination, quoique fort curieuse, semble dépasser tes conditions pratiques d'un exercice didactique.