FORCE MOTRICE ABSORBÉE PAR LES MACHINES GRAMME
Expériences directes. — Rapport de M. Tresca à l'Académie des sciences sur la force dépensée par deux machines Gramme ayant respectivement i850 et 302 becs de puissance. — Rapport de M. Hagenbach, de Bàle, sur une machine de 80 becs. — Intensité du courant. — Force électro-motrice, travail absorbé. — Rapport de MM. Schneider et Heilmanu sur le pouvoir éclairant et la dépense des quatre machines installées dans les ateliers Ducommun, de Mulhouse.
Un grand nombre d'expériences ont été faites dans le but de déterminer la quantité de travail absorbée par les machines Gramme, mais aucune d'elles n'a pu donner de résultats bien précis et bien concordants, à cause de la difficulté d'évaluer rig'oureusement la lumière émise par un foyer quelconque et celle non moins g^rande de calculer le travail moteur au moment même de l'expérience photométrique.
Personnellement, nous avons maintes fois constaté qu'avec une force de 3 chevaux on pouvait obtenir jusqu'à 600 becs Carcel, et qu'en prenant pour base, dans les calculs, un dèmi-kilog'rammètre par bec, on était sûr de ne pas se tromper.
M. Gramme a, depuis quatre ans, beaucoup amélioré sa machine, au point de vue de la dépense de force motrice ; son type pour atelier, qui produisait au début 100 becs avec 3 chevaux, produit aujourd'hui 450 becs avec 2 chevaux.
Parmi les expériences les plus intéressantes faites sur les machines Gramme, nous rendrons compte : 1** de celles de M. Tresca, de l'Institut; 2** de celles de M. Hag'enbach, professeur à l'Université de Bâle ; et 3° de celles de M. Schnei-
der, professeur de physique à l'Ecole professionnelle de Mulhouse. Ces dernières ont été faites en collaboration avec M. Paul Heilmann, manufacturier.
1" Expériencee de H. Tresca.
Les expériences de M. Tresca ont été réalisées dans les ateliers de MM. Sautter, Lemonnier et C% à Paris, le 16 octobre 1875, sur une machine de g*rande puissance, et, le 4 décembre de la même année, sur une machine de moyenne puissance.
La première de ces machines est représentée page 116.
Voici ses principales données numériques :
Êlectro-aimant»
Diamètre du fer d'un électro-aimant 0",070
Longueur du fer d'un électro-aimant .0 ,404
Diamètre de chaque électro-aimant garni de fil. . . ,i32
Diamètre du fil ,0033
Poids du cuivre enroulé sur chaque électro-aimant. 24'',000
Bobine.
Diamètre extérieur de l'anneau de fer doux 0"*,i75
Diamètre intérieur de l'anneau de fer doux. ... ,l&7
Largeur de Tanneau de fer doux ,119
Diamètre extérieur de la bobine ,230
Diamètre intérieur de la bobine ,220
Poids total du fil enroulé. . 14^000
Diamètre du faisceau de conducteur 0",090
Diamètre du fil enroulé G ,0026
Fil conducteur de la machine à la lampe»
Diamètre 0",0078
Section. ... O»',OO0047
Machine.
Longueur totale, poulie comprise 0«,800
Hauteur totale ,585
Largeur totale ,550
FORGE MOTRICE ABSORBÉE. ili
La seconde machine avait été construite par M. Gramme, pour servir tout spécialement dans l'éclairag*e des g^rands espaces à découvert. Elle ressemblait, à très-peu près, à la fig'ure de la pag^e 121, et avait les dimensions suivantes :
ÊleGtr<Hiimant,
Diamètre du fer doux d'un des électro-aimants . . 0",070
Longueur ,355
Diamètre de chaque électro-aimant garni de fil . . . 0,120
Diamètre du fil ,0038
Poids du fil enroulé sur chaque électro-aimant. . . 14* ,320
Bobine,
Diamètre extérieur de Vanneau de fer doux .... 0"*,168
Diamètre intérieur de l'anneau de fer doux .... ,123
Largeur de l'anneau de fer doux ,101
Diamètre extérieur de la bobine ,203
Diamètre intérieur de la bobine ,119
Diamètre du fil ' ,002
Poids total du fil enroulé 4" ,650
Diamètre du faisceau de conducteurs 0^,089
Fil conducteur de la machine à la lampe.
Diamètre 0"',026
Section ,000055
Machine,
Longueur totale, poulie comprise 0°,650
Hauteur totale ,506
Largeur totale ,410
Dans son rapport à TAcadémie des sciences, M. Tresca relate les difficultés qu'il a éprouvées dans l'installation du dynamomètre à rotation et dans le mesurag^e des indications photométriques :
« La g^rande vitesse à laquelle fonctionnent les machines Gramme,. dit-il, rendait assez difficile l'installation d'un dynamomètre qui, eu égard aux diamètres des poulies de trans-
mission, ne devait pas fonctionner à moins de 250 tours par minute. Cependant les tracés fournis par Tappareil ont été parfaitement satisfaisants , après quelques tâtonnements inséparables de ces sortes de déterminations.
• « Le travail dépensé a ainsi été mesuré avec toute l'exactitude désirable, mais il n'en est paa de même quant à l'intensité lumineuse. Cette intensité était mesurée à l'aide d'un photomètre à éclairage direct, donnant lieu à deux zones contig'uës, éclairées exclusivement, l'une par une lampe Carcel, l'autre par la lampe électrique. L'une des zones paraissait verte par rapport à l'autre, qui semblait teintée de rose, et, parmi les divers modes essayés, celui qui était incontestablement le meilleur a consisté à corrig^er la différence de ces nuances par l'interposition de deux verres peu colorés en sens inverse.
« Les lampes Carcel type, brûlant 42 grammes d'huile à l'heure, ont été placées à une distance suffisamment rapprochée du photomètre, le bec électrique restant placé à 40 mètres dans la première détermination et à 20 mètres dans la seconde.
« Malgré la constance du courant électrique aboutissant au régulateur, la lumière éprouve, par suite de l'irrégularité de composition des charbons , des oscillations qui, pour la plupart, ne sont perceptibles que dans les déterminations photométriques; mais il en résulte, sous ce rapport, une grande difficulté pour la détermination précise de cette intensité et sa définition par rapport à la dépense de travail qu'elle exige.
« Nous n'avons pu nous mettre à l'abri de ces inconvénients qu'en multipliant les expériences et en les limitant à un temps très-court. La lampe type ayant été placée de manière à équivaloir, dans le champ du photomètre, à Féclairage moyen de la lampe électrique, on maintenait l'appareil en fonction pendant un certain temps, et à
rinstant précis où Ton jug'eait qu'il y avait ég^alité de lumière, un sig'nal prévenait l'observateur du dynamomètre qu'il eût à effectuer un tracé qui durait quelques secondes à peine. Un autre observateur relevait le nombre de tours correspondant du dynamomètre pendant une minute et l'opération du tracé dynamométrique était interrompue jusqu'au moment où un nouveau sig^nal transmis par l'observateur du photomètre demandait un nouveau tracé. On trouvera dans le tableau ci-après toutes les données relatives aux observations, qui ont complètement réussi.
TABLEAU DBS EXPÉRIENCES.
Machine grand modèle.
Rapport des distances au photomètre. . 40" ,00 ! 0",93
Rapport des intensités 1850 : i
Numéros Tours Ordonnées Travail
des du dynamomètre moyennes en kilogrammètrés
tracés. par minute. du diagramme. par seconde.
Millimètres.
Moyenne . 244 576,12
ou 7ch,68
7ch gg
Travail pour 100 becs = — ^. = 0«^»»,415.
lo,5U
Travail par bec et par seconde, 0^°*^3\ .
Machine petit modèle.
Rapport des distances au photomètre. . 20 ! 1,15 Rapport des intensités 302,4: l
NuMcnos
Tours
ORDONNiKS
Travail
das
du ilynamomùlre
moyennes
en kilogrammètres
tracés.
par minute.
du diagramme.
par seconde.
Millimètres.
Moyenne.
Travail nou
r i 00 becs
210,63 ou 2<*,8I
"^ 3,Ui4 '
Travail par seconde et par bec, ff^^jôO.
« Pour l'estimation du nombre de tours de l'arbre de la machine magnéto-électrique, il était essentiel de s'assurer qu'il n*y avait aucun gplissement de courroie. On a pu, à diverses reprises, comparer simultanément la vitesse des deux arbres au moyen de deux compteurs de tours ; on a trouvé ainsi, pour la première expérience, un rapport de 5,18, tandis que le rapport calculé était de 5,26. La correction devenait donc facile à opérer.
«La grande machine était desservie par un régulateur système Gramme alimenté par des charbons de cornue ayant 0",012 de côté, et l'autre par un régulateur Serrin alimenté par des charbons de 0",009 de côté. »
Ainsi, par l'intermédiaire de la petite machine, 1 kilogrammètre a été transformé en 1 bec e( demi, et, par l'intermédiaire de la grosse, en plus de 3 becs Carcel. Ces chiffres sont bien supérieurs à ceux que nous donnons comme base au commencement de ce chapitre; mais ils sont le résultat d'expériences faites avec le plus grand soin sur des machines soigneusement vérifiées par l'inventeur. Dans la pratique courante, on doit évidemment compter sur un moins grand rendement.
FORCE MOTRICE ABSORBEE. «75
2<' Expériences de H. Hagenbach.
Le rapport de M. Hag^enbach sur la machine Gramme est très-intéressant ; il mérite à tous ég^ards d'être reproduit ici, sinon en entier, pour éviter de tomber dans des répétitions sur la construction de l'appareil, du moins en g'rande partie.
(c L'institut physico-chimique, érig'é dernièrement pour l'université de Bàle, possède une g'rande salle pour les cours populaires. Cette salle est disposée de telle sorte que les imagées du microscope solaire, de la lanterne mag^ique, du spectroscope, etc., puissent être facilement projetées sur un g'rand écran blanchi à la mag^nésie, présentant 6 mètres de larg'eur et montrées de la sorte à quatre ou cinq cents auditeurs à la fois. On peut à volonté employer pour cela la lumière solaire, la lumière électrique ou la lumière de Drummond. Comme la production de la lumière électrique à l'aide d'une batterie de Bunsen ou de Deleuil est toujours très-désagréable et coûteuse, je dus me préoccuper d'employer une machine électro-dynamique pour la production de la lumière nécessaire. Cette solution m'était d'autant plus indiquée que, par les conduites d'eau de la ville, nous disposons dans le laboratoire de physique d'une force d'environ 1 cheval et demi.
«J'utilisai une machine Gramme non-seulement pour me convaincre qu'elle suffit à l'éclairag^e nécessaire, mais pour une étude détaillée des propriétés physiques de ces appareils. Comme l'on peut prévoir avec plus ou moins de certitude que, dans un avenir assez rapproché, les machines mag^néto-électriques remplaceront, pour les courants forts, les piles g^alvaniques dont l'usag'e est si incommode, les résultats auxquels ont conduit les recherches
que j'ai entreprises dans un but particulier présenteront
sans doute un intérêt général.
« La machine sur laquelle ont porté mes études a des électro-aimants de 0'",27 de long'ueur. La bobine mobile intérieure avec l'anneau de fil de fer doux se compose de deux parties qui s'introduisent l'une après l'autre dans le circuit; chacune de ces moitiés possède 48 bobines partielles. Le courant entier, c'est-à-dire celui qui a^it dans le circuit extérieur, circule aussi autour de l'électroaimant^
« Pour la mesure de la résistance galvanique d'après la méthode du pont de Wheatstone, j'obtins :
UNITÉS DE 8ir.MEK0.
Pour rélectro-aimant 1,26
Pour la bobine intérieure (les deux parties). . 0,62
En tout 4,88
(( La force électro-motrice d'une machine de Gramme est, comme on peut facilement s'en rendre compte, d'une g^randeur variable. Elle dépend de la vitesse avec laquelle tourne la bobine intérieure et de l'intensité du courant qui circule autour de l'électro-aimant; ce dernier dépend à son tour de la résistance du circuit extérieur.
« Pour exécuter les mesures d'intensité du courant nécessaires au calcul de la force électro-motrice, je faisais dériver une faible portion du courant à mesurer à travers un g^alvanomètre à miroir d'Edelmann. L'expérience préalable m'avait montré combien de centimètres cubes de mélangée détonant le courant principal fournit par minute pour une déviation d'un deg*ré au g*alvanomètre. J'exprime
i . C'est ici le lieu de faire remarquer que la machine dont parle M. Hagenbach a été construite en juillet 1873, et que la mise des électro-aimants dans le circuit extérieur avait été déjà, à cette époque, appliquée à plusieurs machines magnéto-électriques par M. Gramme.
les intensités de courant au moyen du volume de g*az détonant qui est fourni à la minute, en le ramenant à degré et à 0",760 de pression. Un centimètre cube de g»az correspond à 0,0009926 unité chimique de 0«,009 d'eau décomposée par seconde. De la valeur de Tintensité du courant et de celle de la résistance on pouvait déduire ensuite celle de la force électro-motrice; j'exprime celle-ci en éléments zinc-charbon de Deleuil, tels que je les emploie ordinairement pour la production de la lumière électrique ; j'ai évalué la force électro-motrice d'un de ces éléments de Deleuil à 0,0192 unité chimique ou à 1,6 Daniell.
« Le nombre des tours de la machine était estimé au moyen d'un compteur de Deschiens.
(( Pour déterminer préalablement dans quelle mesure l'intensité du courant et la force électro-motrice dépendent de la vitesse de rotation et de la résistance extérieure, j'ai fait tout d'abord les expériences suivantes :
« Je fis marcher la machine avec différentes vitesses en intercalant des résistances extérieures différentes et je mesurai l'intensité du courant dont je déduisais la force électro-motrice. J'obtins de la sorte lès résultats suivants :
(d. Le circuit de la machine fut fermé au moyen d'un fil court et épais dont la résistance pouvait être nég^lig'ée; on avait donc une résistance extérieure nulle et une résistance totale ég*ale à 1,88 unité Siemens.
Nombre de tours ù la minute.
