CHAPITRE IV

§ I. — Des induits.

Définitiong. — Les générateurs qui produisent de l'électricité en absorbant de l'énergie mécanique se nomment des dynamos.

Les premiers appareils imaginés pour l'obtention de ce résultat utilisaient l'influence magnétique des aimants en acier et étaient désignés sous le nom de machines magnéto-électriques,' plus tard, quand les électro-aimants remplacèrent les aimants dans la construction de ces appareils, on les appela machines dtfnamO'électriques; enfin, par abréviation, on dit simplement aujourd'hui des dynamos.

Le genre du mot n'est pas encore bien arrêté, et les auteurs écrivent indifféremment un ou une dynamo. Nous emploierons le féminin en considérant le mot machine comme un préfixe sousentendu.

Une dynamo se compose essentiellement d'un inducteur destiné à produire un champ magnétique; d'un induit, on armature, constitué par la portion du circuit où se produit le courant sous l'action du champ magnétique ; et d'un collecteur sur lequel on recueille le courant induit pour s'en servir extérieurement. Le collecteur fait généralement partie intégrante de l'induit.

L'inducteur et l'induit doivent être, comme nous l'avons déjà dit, en mouvement relatif. 11 existe cependant des machines où ces deux organes sont fixes, et qui fonctionnent par de simples variations apportées dans le champ magnétique, au moyen de frotteurs tournant autour des collecteurs. Le plus souvent, c'est l'induit qui tourne devant les pôles fixes de l'inducteur ; dans un

certain nombre de dynamos, Tinducteur se meut et Tinduit reste en repos ; enfin plusieurs constructeurs ont établi des appareils dans lesquels Tinducteur et Tinduit tournent simultanément en sens opposés, pour diminuer la vitesse absolue de l'un des deux. Nous allons examiner quelles sont les principales formes qui ont été données aux induits et aux inducteurs, en faisant précéder cet examen de quelques considérations théoriques sur la ^ nature des courants engendrés

I "^ #t\ dans les champs magnétiques.

Conducteur rectiligne en mouvement dans un champ magnétique. — La figure 15 représente, en élévation et en plan y les pôles N et S d'un aimant quelconque et un conducteur a b pouvant tourner autour de Taxe m n du champ magnétique. Les lignes de force sont naturellement dirigées du pôle nord au pôle sud. Le conducteur a b pourra tourner soit dans le sens des aiguilles d'une montre, soit en sens inverse. Nous admettrons d'abord qu'il tourne dans le sens des aiguilles d'une montre (c'est-à-dire dans le sens indiqué par une flèche dans la vue en élévation des pôles magnétiques), et nous 'chercherons à déterminer quel sera le sens du courant induit dans le conducteur pendant qu'il eflectuera une révolution complète.

Le conducteur partant du point i se dirigera le long du pôle nord de haut en bas, en traversant des lignes de force dont le nombre ira en croissant, pour un même arc parcouru, jusqu'au milieu des pôles et en décroissant jusqu'à l'axe de séparation des pôles. La force électromotrice développée pai* l'aimant dans le fil au moment considéré sera donc de plus en plus grande de f en Ar, et elle ira ensuite en diminuant progressivement jusqu'en / où elle sera nulle.

Fig. 15. — Indaclion dans un conducteur rectiligne.

GÉNÈKATEURS MÉCANIQUES D'ÉLECTRICITÉ. 57

Supposons un homme couché sur le conducteur de telle sorte que son bras droit indique le sens du mouvement. La face de cet homme sera tournée du côté du pôle sud, les regards dans le sens même des lignes de force; et, si le courant le traverse, il entrera par ses pieds pour sortir par sa tête. Arrivé en /:, notre homme regardera toujours le pôle sud; le sens du courant dans le conducteur ne variera donc pas, et il en sera ainsi jusqu'en / où les regards de l'homme seront dirigés perpendiculairement aux lignes de force, A ce moment, il n'y aura aucun courant induit dans le conducteur.

A partir du point /, l'homme placé sur le conducteur tournera progressivement sa face du côté du pôle nord, et ses regards seront dirigés en sens inverse des lignes de force. Si le courant continue à le traverser, il entrera par sa tête et sortira par ses pieds, c'est-à-dire en sens opposé à celui que nous avons constaté précédemment. Ce nouveau sens persistera de r en p et dans toute la zone du pôle sud, jusqu'en z, pour s'inverser de nouveau à partir de la ligne de partage z t.

Si, au lieu de tourner dans le sens des aiguilles d'une montre, le conducteur tournait dans le sens opposé, les choses se passeraient exactement de la même manière, avec cette seule différence que le courant induit dans la zone nord se dirigerait de a en b, et que le courant induit dans la zone sud se dirigerait de b en a. U suffît de mettre la lettre S à la place de la lettre N, et réciproquement, et de conserver la figure sans autre changement pour montrer ce qui aurait lieu si le sens de rotation du conducteur venait à changer. Cela prouve que le sens de rotation n'est pas absolu, et qu'il doit toujours être indiqué avec la position des pôles. Ainsi, pour exprimer le mouvement du conducteur a b représenté figure i 5, il faut avoir soin de dire : le fil tourne dans le sens des aiguilles d'une montre lorsqu'on a le pôle nord à sa droite.

Machine simple théorique. — A la place d'un simple conducteur, nous allons maintenant considérer une spire complète a b c d e f tournant dans un champ magnétique, figure 16.

Nous admettrons, comme précédemment, que cette spire

tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, le pôle nord étant à droite de l'observateur.

D'après ce que nous avons expliqué au sujet du conducteur simple, nous pouvons voir de suite que, en allant de g en A, le fi\ de sera traversé par un courant se dirigeant de ^ à ^, et que le fil c fr sera le siège d'un courant allant de c en b. Les parties cd^ ab et .ef ne seront pas induites ; mais elles seront traversées, comme tout le circuit, par le courant total des deux parties qui se meuvent dans le champ magnétique; les deux courants partiels sont réunis de telle sorte qu'ils marchent dans le même sens. La

^t^ spire est ainsi le siège d'un

^^"^^ ^^^ courant de sens constant pen-

dantune demi-révolution.Lorsqu'elle est revenue dans son plan initial ^ A et qu'elle opère son mouvement de h en 9, les lignes de force traversées produisent des courants de même sens que précédemment; mais la branche r6de la spire se trouve alors sous l'influence du pôle Nord, tandis que la branche d e est sous l'influence du pôle Sud. Ces deux branches sont donc le siège d'un courant ayant un sens contraire à celui qui les traversait précédemment, de sorte que les courants obtenus pendant les deux demi-révolutions sont égaux, mais de sens contraires.

Fig. 16. — Machine simple théoriqac.

Collecteur. — En faisant tourner la spire autour de son axe, dans un sens ou dans l'autre, on obtiendra une série de courants d'induction, inversés à chaque demi-révolution, et appelés pour cette raison courants alternatifs. Ces courants peuvent être recueillis sans changement, ou être redressés de manière à être toujours de même sens; dans le premier cas, on se sert d'un collecteur^ et, dans le deuxième cas, à'xxncommxUateur. (Les deux termes collecteur et commutateur sont souvent employés l'un pour

l'autre ; un grand nombre d'auteurs les considèrent comme étant synonymes).

Lorsqu'il s'agit de recueillir les courants alternatifs sans les redresser préalablement, on peut faire usage de deux anneaux parallèles (Fig. 17) montés sur le même ..^^

axe, isolés électriquement l'un de l'autre, et soudés, le premier avec une des extrémités et le second avec l'autre extrémité de la spire induite. Deux ressorts ou .

* . Fig. 17. — Collecteur simple.

frotteurs appuient sur les anneaux et

restent en contact avec eux pendant toute la durée du mouvement. Le circuit extérieur est relié au circuit intérieur, c'està-dire à la spire, par l'intermédiaire de ces balais, et la force électromotrice d'induction peut servir ainsi, en dehors du champ magnétique, aux divers usages auxquels elle convient. Le courant sera, comme on le voit, alternatif dans le circuit total, aussi bien dans la spire que dans les conducteurs attachés aux balais et dans les appareils où il est utilisé.

Commutateur. — Pour obtenir des courants redressés, on ^^ remplace le collecteur par

* \ ^ // \ l'appareil représenté figure 18.

\» f-^^y^^ ^\ ^^^ appareil est formé de

\M^TX^ ^"^v deux coquilles demi-cylindriques c et rf, placées en regard l'une de l'autre, de manière à former un cylindre unique sur lequel les deux recueilleurs du „. ,„ ^ "" courant viennent frotter; cha-

Fig. 18. — Commutateur.

cune de ces coquilles est soudée avec une des extrémités de la spire a 6; les ressorts ou balais qui recueillent le courant sont placés de telle sorte que leur contact avec les demi-cylindres sont intervertis au moment même oit le courant change de sens dans la spire. La branche a^ par exemple, est parcourue par un courant qui va en s' éloignant de l'observateur quand elle est en haut de la figure, et en s'en rapprochant quand elle est en bas. La branche b se trouve exactement

dans les mêmes conditions ; le courant qui la traverse s'approche de l'observateur dans sa position inférieure, et va en sens inverse lorsqu'elle se trouve en haut. De sorte que le balai fixe, placé à la partie supérieure, ne recueille que des courants dirigés vers l'arrière du plan de la figure, tandis que le balai placé en bas ne recueille que des courants allant vers l'observateur. L'examen de la figure montre que ces courants sont toujours de même sens dans le circuit extérieur.

L'ensemble du circuit se trouve partagé en deux parties bien distinctes par le commutateur : la partie intérieure où se produit

Fig. 19. — Machine à bobine rectangulaire.

Fig. 20. — Addition d*UD fer centra*.

l'induction, qui est traversée par des courants alternatifs, et la partie extérieure, celle qu'on utilise, qui est parcourue par des courants dont le sens est invariable.

Machine à bobine rectangulaire. — Si, au lieu d'une simple spire (Fig. 16), on fait tourner une spire double (Fig. 19) dans le même champ magnétique, on obtiendra une action inductive double, et, par suite, une force électromotrice double pour un même nombre de révolutions par seconde.

Cette force électromotrice sera encore augmentée si on multiplie le nombre des spires, et si l'on introduit à l'intérieur un noyau de fer doux (Fig. 20). Ce fer doux peut être fixe comme les pièces polaires N et S, ou se mouvoir avec les spires. Dans les deux cas, il aura pour effet de condenser les lignes de force près des pôles magnétiques, et d'augmenter leur puissance inductive. Les pôles N et S de l'inducteur développeront dans le fer intérieur, et en face d'eux, des pôles de noms contraires s n.

Fig. 21. — Fantôme sans anneau intérieur.

dont l'effet magnétique se combinera avec celui des premiers pour produire une force électromotrice d'induction plus élevée.

L'immobilité de la pièce de fer donne aux pôles secondaires une fixité complète. Le mouvement de cette pièce en regard des pôles principaux N S aurait pour effet de déplacer les pôles dans rintérieur du fer, mais n'enlèverait rien à leur fixité dans l'espace : le pôle S serait toujours en face du pôle initial N, et le pôle N en face du pôle initial S.

Principe des machines à induit annulaire. — Les dynamos Gramme si répandues dans l'industrie ont un anneau en fer, placé à l'intérieur, entre les deux pôles magnétiques. Cet anneau a la propriété de

modifier la direction et la densité des lignes de force, comme l'indiquent les fantômes, figures 21 et 22.

La figure 21 représente le fantôme compris entre les pôles NS d'un électro-aimant, et la figure 22 montre le fantôme compris entre les mêmes pôles quand on ajoute un anneau de fer doux dans l'intérieur du champ ma- ... o- . ,^ ^ , gnétique. L'examen de ces

Fig. 22. — Fantôme avec anneau de fer. ^ ^

deux figures fait ressortir les différences suivantes dans les lignes de force des deux champs magnétiques :

61 fi

1^ Les lignes sont plus nombreuses dans les espaces annulaires (Fig. 22) que dans le voisinage des pôles (Fig. 21) ;

2** Les lignes sont distribuées plus régulièrement (Fig. 21), et elles sont plus denses près des extrémités polaires (Fig. 22) ;

3** Les lignes sont presque nulles dans l'espace central (Fig. 22), et elles conservent au centre l'uniformité qu'elles ont aux extrémités polaires (Fig. 21).

Ceci constaté, nous reprendrons la théorie des conducteurs rectilignes en mouvement dans un champ magnétique. Soit a b, un conducteur (Fig. 23) tournant, dans le sens des aiguilles d'une montre, autour de l'axe m n, entre les pôles NS ; sous Tinfluence

des lignes de force qu'il coupe, ce conducteur sera le siège d'une force électromotrice dont le sens est indiqué par la flèche, et dont la grandeur dépendra de la vitesse de translation dudit conducteur à travers le champ magnétique, et de son rapprochement du pôle Nord. Un deuxième conducteur «' 6', placé près du premier, et animé du même mouvement autour de l'axe m n, sera également le siège d'une force électromotrice de même sens que la précédente, mais de grandeur moindre, puisque la vitesse sera moins grande, et que a' ô'est plus éloigné du pôle Nord que a b. En réunissant les extrémités a et a' par un fil conducteur, et en recueillant les courants par les extrémités 6 et 6' à l'aide d'un collecteur (Fig. 17), on obtiendra des courants alternatifs dont la force électromotrice sera la différence entre les forces électromotrices induites dans a b Qi a' 6', et dont le sens sera toujours celui de la branche a b. L'adjonction du conducteur a' b' aura donc eu pour effet de diminuer la force électromotrice, produite dans ab, d'une quantité égale à celle produite en ellemême ; car il en est des forces électromotrices en opposition comme de toutes les autres forces, la plus grande détruit la plus petite et se trouve réduite à la différence des deux forces en jeu.

Fig. 23. — Théorie de la machine Gramme.

GÉNÉRATEORS MÉGANIQUES D'ÉLECTRICITÉ.

ni^

Fig. 24. — Théorie de la machine Gramme.

Le courant s'établit dans le sens de la force électromotrice la plus élevée, et le fil intérieur ne sert en réalité que de conducteur fermant le circuit, au même tilre que les ûls réunissant a et a\ et les fils b et b' allant au collecteur.

Une machine constituée par des spires ainsi formées fournirait des courants d'autant plus faibles que les deux fils parallèles seraient plus rapprochés l'un de l'autre, et qu'ils seraient tous deux plus éloignés des pôles; mais, si on interpose entre ces fils une pièce de fer (Fig. 24), les courants deviendront sensiblement plus grands. Cette pièce de fer servira en effet d'écran magnétique comme le cercle de la figure 22; il n'y aura plus ou presque plus de lignes de force dans la partie parcourue par a'b\ et, par suite, plus ou presque plus de courants induits dans ce conducteur; de sorte que les courants induits par a b pourront être recueillis presque en totalité.

En recouvrant un anneau de fer (Fig. 25) d'un conducteur sans fin formant autour de lui une ^érie de spires toujours dirigées dans le même sens, et en faisant tourner cet anneau entre les pôles d'un aimant quelconque N S, on remarquera que toutes les spires de la demi-circonférence a n b seront traversées

par des courants induits de même sens, et que toutes les spires de la demi-circonférence bs' a seront traversées par des courants induits de sens opposé au premier. La force électromotrice induite dans les spires du côté N sera égale à la somme des forces électromotrices développées par chacune des spires en action dans la région du pôle Nord ; la force électromotrice induite dans les spires du côté S sera égale à la somme des forces électromotrices développées par chacune des

Fig. 25. *— Machiné à anneau.

f,4 ÉCLAIRAGE A L ÉLECTRICITÉ.

spires en action dans la région du pôle Sud ; de sorte que, en plaçant les frotteurs fixes aux points a et 6, et en ayant soin de dénuder le fil de toutes les spires dans la partie où chacune d'elles vient au contact des frotteurs, on pourra, sans aucun collecteur ni commutateur, recueillir et utiliser extérieurement des courants allant toujours dans le même sens.

Il y a une analogie complète entre les circuits de deux piles hydro-électriques, formées chacune d'un même nombre d'éléments couplés en tension, puis associées en quantité, pour ne* former plus qu'un courant unique de même sens, et les circuits induits a s' b ei an' b qui sont également formés chacun d'un même nombre de spires élémentaires induites, couplées en tension, puis réunies en quantité au moment du contact des balais, pour ne former qu'un courant d'intensité double, allant toujours dans le même sens.

Nous avons expliqué pourquoi les courants induits, dans les fils intérieurs, vu le peu d'importance des lignes de force existant dans l'intérieur de l'anneau, nuisaient très peu à ceux développés dans le champ magnétique annulaire ; nous devons ajouter que les pôles N et S de l'inducteur déterminent dans l'anneau en fer des pôles de noms contraires s et n\ et que ceux-ci donnent naissance, dans toutes les parties du conducteur enroulées sur l'anneau, à des courants ayant le même sens que ceux induits dans le champ magnétique annulaire principal ; ces courants induits par l'anneau viennent renforcer ceux engendrés directement dans le champ magnétique de l'inducteur, et le résultat final est tel que l'influence contraire de la partie intérieure est non seulement annulée, mais convertie en une influence directe s'ajoutant à celle de la partie extérieure.

11 est à remarquer que l'anneau de fer participe au mouvement des spires induites, tandis que les pôles n' et s' développés dans cet anneau parles pôles, S et N de l'inducteur restent fixes dans l'espace, vis-à-vis de ceux-ci. Pour obtenir le maximum d'eflet, il est nécessaire d'employer pour l'anneau un métal aussi pur que possible, afin que les pôles puissent voyager rapidement dans le fer, sans y laisser de magnétisme rémanent, lequel modifierait la force électromotrice totale des courants recueillis

GÉNÉUATEURS MÉGANIQUES D ÉLECTRICITÉ. 65

par les frotteurs aux points de partage du champ magnétique.

Principe des machines à solénoïdes. — On peut encore faire tourner des solénoïdes devant des pôles magnétiques, et obtenir des courants d'induction alternatifs facilement redressables. Un solénoïde (Fig. 26), placé normalement aux pôles et tournant autour de Taxe du champ magnétique, sera traversé par des courants induits.

D'après la règle d'Ampère, les courants induits auront le sens indiqué par les flèches, et on pourra les recueillir au moyen d'un collecteur ou d'un commutateur. Si le solénoïde est enroulé dexirorsum, c'est-à-dire comme les ûlets d'une vis à droite (Fig. 26), le courant se dirigera toujours dans les solénoïdes en s'éloignant des pôles; si le solénoïde est

enroulé Shmtrorsum, dans le ^''' 26.-Principe des machines à solénoidos.

sens des filets d'une vis à gauche, le courant se dirigera toujours dans les solénoïdes de l'axe de rotation m n aux pôles N et S; mais, quel que soit le mode d'enroulement des spires, la règle d'Ampère sera toujours satisfaite. L'examen de la figure montre que, en employant deux solénoïdes, enroulés dans le même sens, il faut, pour ajouter leurs effets, relier l'extrémité du solénoïde de gauche la plus éloignée du pôle Sud, à l'extré* mité du solénoïde de droite la plus rapprochée du pôle Nord ; si l'on procédait autrement, les courants induits dans un solénoïde équilibreraient ceux de l'autre solénoïde, et on n'aurait aucune force électromotrice à l'extérieur. On peut aussi enrouler un des solénoïdes dextrorsum, et l'autre sinistrorsum^ et relier entre eux les fils les plus rapprochés de Taxe ; le résultat sera exactement le même que celui obtenu en procédant comme il est indiqué figure 27.

Machine à électro-aimant. — C'est sur le principe que nous venons d'indiquer qu'ont été réalisées les premières machines

d'induclion ; seulement, au lieu de solénoïdes produisant peu de courant, les constructeurs employèrent des électro-aimants qui en développent davantage. Les organes essentiels de ces machines primitives étalent un aimant en acier et un électro-aimant, ayant leurs pôles en opposition, et aussi rapprochés que possible (Fig. 27). L'électro-aimant tourne autour de l'axe de l'aimant, qui est fixé d'une manière rigide au bâti de la machine.

Si le sens du mouvement de Télectro-aimant est celui des aiguilles d'une montre (pour l'observateur placé en N), c'est-àdire si la spire A s'abaisse en passant devant le pôle Nord, et que

nous prenions pour point de départie moment même oh les pôles sont visà-vis les uns des autres, nous remarquerons que, pendant le premier quart de révolution, l'aimantation des noyaux diminuant, il se produit un courant d'un certain sens dans la bobine A, et „. ^^ ^ . . j u. un courant de sens inverse dans la

Fig. 27. — Principe des machines

À électro-aimant. bobinc fi; pendant le deuxième quart

de révolution, l'aimantation des noyaux allant en augmentant, les courants devraient changer de sens; mais, comme, au même moment, la polarité change dans les bobines, les courants seront de même sens pendant le premier et le deuxième quart de révolution. Quand la bobine A se trouve en face du pôle S, et la bobine B en face du pôle N, les courants changent de sens et conservent ce nouveau sens pendant toute la seconde demi-révolution.

Les courants dus à l'induction directe des pôles N et S n'en existent pas moins; mais, si l'on veut bien considérer la façon dont les hélices se présentent dans le champ magnétique, et le faible nombre de lignes de force qu'elles coupent, on comprendra que ces courants sont extrêmement faibles, eu égard à ceux qui sont produits par les changements de polarité des noyaux AetB.

11 y a donc une différence essentielle entre l'emploi des solénoïdes, des conducteurs simples, des anneaux ou des électroaimants pour l'obtention de courants induits. Avec les solénoïdes

et les conducteurs rectilignes, qui ne sont soumis qu'à Tinfluence du champ magnétique de rinducteur, le changement de sens des courants s'opère sur la ligne axiale perpendiculaire aux pôles. Avec les anneaux en fer, les fils qui traversent les lignes de force sont soumis à un double effet d'induction: l'un, directement produit par les pôles de l'inducteur, l'autre par les changements d'état magnétique de l'anneau. Le premier effet étant très prépondérant, la ligne de partage près de laquelle on recueille les courants est également entre les pôles.

Lorsqu'on emploie des électro-aimants, les deux effets d'induction se font sentir sur les spires; mais la réaction des noyaux

Fig. 28. — Déptacement des lignes de force.

l'emporte sur l'influence des pôles de l'inducteur, et les inversions ont lieu au moment du passage devant les pôles, parce que c'est à ce moment que se produisent l'aimantation et la désaimantation des noyaux. Dans ce dernier cas, le plan de partage et, par suite, les points de contact des frotteurs sur le commutateur viennent se confondre avec le plan s n passant devant les pôles.

Sans insister plus qu'il ne convient sur les modifications introduites dans le plan de partage des inversions de courants par les actions et les réactions multiples qui se produisent dans les machines à anneau, nous ajouterons que les lignes de force étant déplacées par le mouvement du fer central, comme il est facile de le voir (Fig. 28), ce n'est pas normalement à l'axe S N qiril

faut recueillir les courants; mais bien en s n, perpendiculairement aux zones occupées par les lignes de force, là où les spires ne reçoivent aucune influence directe de l'inducteur.

Il en est de même avec les machines à électro-aimant : les frotteurs ont, dans chaque cas particulier, une position favorable qui diffère un peu de celle assignée par la théorie, lorsque celle-ci

est limitée à l'examen des principales influences inductrices.

Machine Pixii. — La première machine, basée sur les découvertes de Faraday, fut construite en 1832 par un mécanicien parisien nommé Pixii. Dans cette machine, un aimant permanent tournai tverticalementdevantles pôles d'un électro-aimant ; les noyaux en fer doux de ce dernier étaient ainsi aimantés et désaimantés successivement, et donnaient naissance à des courants alternatifs dans le fil de cuivre.

Ces courants, redressés au moyen d'un commutateur placé à la partie inférieure de l'aimant, étaient assez intenses pour permettre de décomposer de l'eau dans un voltamètre, et de faire rougir un fil de platine. L'aimant recevait un mouvement rapide de rotation à l'aide d'une paire d'engrenages et d'une manivelle disposées entre deux tablettes, dans le soubassement de la machine.

La machine de Pixii, que nous représentons (Fig, 29) fait partie des collections du Conservatoire des arts et métiers ; c'est celle dont Ampère se servait pour expliquer les phénomènes de l'induction.

Fig. 29. — Machine de Pixii.

Machine Clarke. — En 1833, un Américain nommé Saxton, mo-

difia la machine de Pixii en mettant l'aimant fixe horizontal, et en faisant mouvoir Télectro-aimant devant ses pôles. L'année suivante, Clarke réalisa la même machine en plaçant l'aimant verticalement, et l'électro-aimant sur le côté (Fig. 30). Bien que les perfectionnements dus à Clarke ne soient pas très importants, c'est son type de machine qui a prévalu dans les laboratoires, et

Fig. 30. — Machine de Clarke.

c'est soB^nom qui a longtemps servi à désigner tous les appareils similaires d'induction.

Machine Siemens. — Pendant vingt ans, la machine Clarke fut à peu près la seule en usage ; mais en 1854, MM, Siemens et Halske, de Berlin, imaginèrent l'armature à double T qui fit faire un grand pas à la production de l'électricité au moyen de générateurs mécaniques.

Pour comprendre le jeu de la machine Siemens, il suffit de se reporter à la figure 20 et de concevoir un grand nombre de

spires rectangulaires réunies, enroulées sur une âme en fer servant d'axe à la machine (Fig. 31).

Le fer central est d'abord façonné en cylindre, puis creusé

Fig. 3i. — Bobine Siemens.

longitudinalement de deux grandes rainures larges et profondes. Le fil de cuivre, préalablement isolé, est enroulé dans les rainures, parallèlement à Taxe, jusqu'à ce qu'il les remplisse entièrement. L'un des bouts du fil est soudé à l'axe métallique de l'armature qui porte un demi-cylindre de commutateur, et l'autre, à un deuxième demi-cylindre placé en regard du premier et dont li est isolé électriquement.

La figure 32 représente une machine Siemens garnie de sa bobine. Les pièces polaires fixées aux extrémités de l'aimant sont alésées de manière à embrasser très étroitement la bobine en ne laissant que le jeu strictement nécessaire pour permettre sa rotation. La masse du fer central est assez grande pour que l'influence du champ magnétique de l'inducteur soit très petite par rapport à celle des pôles mêmes de la bobine, ce qui crée un

Fig. 32. — Machine de Siemens. pl^n de partage danS la

direction des pôles. Les frotteurs se trouvent ainsi placés verticalement, et ils recueillent les courants près des pôles.

Machine Pacinotti. — Cette machine, qui a été décrite en 1864 dans un journal italien, est représentée fig. 33.

Son induit se composait de seize bobines partielles enroulées

Fig. 33. — Machine de Pacinotti.

sur un anneau en fer dentelé et garni de seize coins en bois m m (Fig. 34).

Les extrémités des fils des bobines étaient reliées à un collecteur (Fig. 34 bis).

Ce collecteur consistait en un cylindre en bois C, peu élevé,

Fig. 34. — Anneau en fer Pacinotti.

Fig. 34 bis. — Collecteur de la machine Pacinotti.

avec deux rangs d'entailles disposées sur la périphérie et recevant seize petites pièces en laiton a (huit à la partie supérieure et huit à la partie inférieure alternant avec les premières).

Deux roues métalliques BB frottant sur le collecteur servaient à recueillir les courants.

Cette petite machine est restée longtemps à l'Université de Pise et personne ne chercha à la rendrelndustrielle. Il a fallu que M. Gramme découvrît de nouveau le principe des induits annulaires et qu'il inventât les collecteurs à coins, les anneaux lisses en fil de fer, les balais frotteurs et les inducteurs à pôles doubles, pour tirer de l'oubli les travaux, d'ailleurs très remarquables, de M. Pacinotti.

§ II. — Des inducteurs.

Aimants permanents. — Dans les premières machines d'in-

^.^f^wm??^

Fîg. 35. — Machine cTÂlIen.

duction on employait exclusivement des aimants en acier pour constituer le champ magnétique dans lequel s'opérait la transformation de l'énergie dynamique en énergie électrique.

Ces aimants étaient le plus souvent composés de lames recourbées en forme de fer à cheval, trempées et aimantées séparément, puis assemblées entre elles au moyen de boulons. On obtenait l'aimantation des lames, soit en les frottante plusieurs reprises, dans un sens convenable, avec des barreaux aimantés, soit en les introduisant dans les bobines creuses d'un solénoïde, traversé par un courant et promené le long des lames d'une extrémité à l'autre, aller et retour, pendant un certain temps.

Les meilleurs aciers employés à cet usage étaient et sont encore ceux de Suède et ceux des forges d'AUevard. En général,

plus les aimants ont un faible poids, et plus Taimantation leur donne de force attractive proportionnellement à ce poids.

L'induit se présentait devant les pôles de Taimant inducteur, tantôt de manière à ce que les pôles fussent en opposition directe (Fig. 29), tantôt parallèlement aux lames et sur le côté (Fig. 30), tantôt, enfin, entre les branches du fer à cheval (Fig. 35) (machine Allen).

Aimants multiples. — Pour obtenir de grands effets, les constructeurs, avant d'avoir recours aux électro-aimants, firent usage d'inducteurs volumineux, comprenant un grand nombre d'aimants, devant lesquels tournaient des séries de bobines. Comme exemple de ces appareils nous citerons la machine inventée par Nollet, et connue sous le nom de machine de V Alliance représentée figure 142.

Pièces polaires rapportées. — La machine Siemens (Fig. 32) possède deux pièces de fonte fixées aux lames d'aimant, au moyen de vis, et alésées de manière à embrasser étroitement l'induit. Ces pièces polaires ont été, depuis 1854, rapportées à presque tous les aimants servant d'inducteurs; elles ont l'avantage d'augmenter considérablement le nombre des lignes de force fermées comprises entre les extrémités des lames, à l'endroit où les pôles atteignent leur maximum d'influence.

Ladd ayant observé qu'une partie des lignes de force traversait la région supérieure des aimants à lames droites, ce qui en diminuait l'effet utile, fit construire des aimants à lames courbées circulairement qui donnèrent d'assez bons résultats, surtout avec des pièces polaires rapportées.

Aimants Jamin. — Les aimants Jamiu sont composés d'une série de lames minces en acier, préalablement aimantées, et pliées à la main sur plat, au lieu d'être courbées sur champ à la forge, comme cela a lieu dans les aimants ordinaires. Les lames sont placées les unes contre les autres et retenues par une armature solide, comprenant deux pièces polaires et deux traverses en bronze assurant aux pièces polaires unécartement invariable.

La figure 36 représente une dynamo ayant pour inducteur un aimant Jamin. On peut remarquer, en examinant le dessin, l'importance exceptionnelle donnée aux pièces polaires lorsqu'elles ont un double rôle à remplir : embrasser intimement l'induit, et retenir en un seul faisceau toutes les lames de l'aimant.

L'aimant Jamin, inventé en 1873, a eu un moment de vogue; mais il est, petit à petit, tombé dans l'oubli, et son usage est à peu près abandonné aujourd'hui. Les aimants ordinaires sont plus

Fig. 36. — Machine à aimant Jamin.

faciles à monter dans les appareils électriques, et leur force attractive est sensiblement la même, à poids égal.

Aimants en acier comprimé. — Pour donner à l'acier la force coercitive lui permettant de conserver l'aimantation qu'il a reçue, il faut, avons-nous dit, le tremper. La trempe déforme souvent les lames, et, si on les réchauffe ensuite pour redresser le métal, l'acier perd sa force coercitive.

M.CIémandot est parvenu à faire disparaître cet inconvénient en comprimant l'acier sous une forte pression, et en le laissant

refroidir SOUS cette pression. Au lieu d'être instable, Taimantalion des lames ainsi traitées devient permanente. L'acier soumis à la compression et forgé ensuite est doux; il peut être limé, percé, tourné, etc., sans perdre sa force coercitive.

Electro-aimants. — Les générateurs d'électricité ayant leurs inducteurs constitués au moyen d'aimants en acier sont aujourd'hui presque entièrement abandonnés, et remplacés par des appareils à électro-aimants, dont les effets sont à la fois plus puissants, plus réguliers et plus sûrs.

Les formes données aux électro-aimants sont extrêmement variées ; elles dépendent, dans certains cas, de considérations fondées sur les problèmes à résoudre, mais, le plus souvent, du désir qu'ont les constructeurs de présenter des dynamos originales, sinon au point de vue de leurs résultats, du moins en ce qui concerne leur apparence extérieure. Le courant qui traverse les fils des électro-aimants pour produire le champ magnétique est fourni généralement par la dynamo elle-même; dans certaines applications, on se sert d'une dynamo auxiliaire pour exciter les inducteurs d'une ou de plusieurs dynamos principales.

Dans la première machine Wilde, exécutée en 1866, les électro-aimants étaient excités par une machine auxiliaire à aimant (Fig. 37) placée au dessus de la première.

La dynamo complète était ainsi formée de deux appareils superposés, fonctionnant simultanément, et produisant des courants beaucoup plus intenses que tous les générateurs électriques connus à cette époque.

Auto-excitation. — Wheatstone et Varley, en Angleterre, Siemens, en Allemagne, et Gramme, en France, trouvèrent à la même époque S indépendamment les uns des autres, qu'on pouvait se passer de la machine excitatrice, parce qu'il restait toujours dans les électro-aimants un peu de magnétisme rémanent ou résiduel ^ dès que la dynamo avait fonctionné une première fois.

Le magnétisme résiduel, au moment de la mise en marche,

i. Vers U fin de 1860.

développait de faibles courants qu'on obligeait à traverser les fils des électro-aimants avant d'arriver au circuit extérieur ; ces premiers courants augmentaient l'intensité des pôles de l'inducteur et, par suite, celle de leur champ magnétique. Sous l'influence

Fig. 37. — Machine de Wilde.

de cette augmentation dans l'action magnétique, les courants devenaient de plus en plus énergiques et renforçaient progressivement les pôles. Ceux-ci atteignaient, en quelques secondes, leur maximum d'intensité, et le champ magnétique, devenu normal, faisait débiter à l'induit tout le courant dont la dynamo était capable.

Est-il rien de plus merveilleux que cette succession ininterrompue de phénomènes, que ces réactions du magnétisme sur le courant électrique, et réciproquement, que cette transformation de deux formes essentiellement différentes de l'énergie, sans autre intermédiaire que des pièces métalliques tournant devant d'autres pièces métalliques?

Pour qu'une semblable machine puisse fonctionner, il faut naturellement admettre qu'elle a déjà fonctionné ou que ses électro-aimants ont reçu une première excitation, soit à l'aide d'une pile, soit à l'aide d'une autre dynamo; c'est ce qui a lieu ordinairement. Cependant, il suffit souvent de toucher les électroaimants avec un aimant permanent, ou de les placer dans une position parallèle à l'axe magnétique de la terre, pour provoquer un magnétisme initial et permettre au courant d'atteindre son régime normal. Beaucoup de dynamos s'amorcent d'elles-mêmes, sans qu'on les ait orientées avant de les mettre en marche : la composante du champ magnétique terrestre qui agit sur elles est presque toujours suffisante pour magnétiser tant soit peu l'inducteur.

11 y a plusieurs moyens d'exciter les inducteurs par le courant de la dynamo ; les plus usités sont désignés sous les noms de :

excitation en série^ excitation en dérivation^ et excitation mixte ou cornpowid.

Excitation en série. — L'excitation en série consiste à intercaler les spires de l'inducteur dans le circuit principal (Fig. 38). On a ainsi un circuit unique, comprenant l'induit, l'inducteur et les appareils utilisant le courant.

Le nombre des spires à enrouler sur les uoyaux et le diamètre du fil à employer sont déterminés suivantes :

Fig. 38. — Excitation en série.

d'après les considérations

Le champ magnétique a une valeur d'autant plus grande, en dehors de la pureté du métal de Tinducteur, que le fil enroulé sur les noyaux de l'inducteur est plus long, et qu'il est traversé par un courant plus intense.

L'intensité du courant, dans le cas de l'excitation en série, est connue, puisque c'est celle qui est exigée par le travail extérieur que l'on a en vue ; la longueur du fil est variable pour chaque disposition d'ensemble de la dynamo ; sa détermination constitue un travail expérimental, fait préalablement par le constructeur lorsqu'il veut adopter une forme d'inducteur. On peut donc considérer ces deux éléments, intensité du courant et longueur du fil, comme donnés, et se borner à calculer le diamètre de ce fil pour chaque cas particulier.

La force électromotrice d'induction est proportionnelle à la longueur du fil de l'induit qui passe devant les pôles par unité de temps ; cette force électromotrice diminue un peu en traversant les fils de l'induit, de sorte que la différence de potentiel existant entre les deux frotteurs qui recueillent le courant est plus faible que la dite force électromotrice. Le passage du courant à travers l'inducteur augmente la chute du potentiel, et constitue une perte de puissance, d'autant plus petite que la résistance des fils des électro-aimants est elle-même plus petite. La section du fil doit donc être aussi grande que possible, si l'on considère uniquement le meilleur rendement de transformation de la puissance mécanique en puissance électrique utilisable ; mais, d'autre part, le prix du fil croît avec sa section, et, comme ce prix représente une fraction notable du coût total de construction des dynamos, il est utile de le faire entrer en ligne de compte- Dans la pratique, pour calculer la section du fil, on considère surtout l'élévation de la température produite par le passage du courant, et, suivant que l'épaisseur des spires permet un refroidissement plus ou moins actif, on fait passer de quatre à deux ampères par millimètre carré dans le fil de l'inducteur.

Dans les machines à anneau cylindrique en fer, on obtient un champ magnétique d'autant plus puissant, avec la même longueur de fil sur l'inducteur, que les surfaces polaires et le noyau induit sontplus rapprochés, en d'autres termes, que l'^/i/r/'/^r est plus petit.

Changement de polarité dans les dynamos excitées en série. — Il peut arriver, lorsque l'appareil utilisant le courant extérieur développe une force électromotrice, que celle-ci devienne supérieure à celle de la dynamo. Ce phénomène, qui est assez fréquent dans les opérations d'électrolyse et dans la charge des accumulateurs électriques, amène un changement de sens du courant et de la polarité dans les électro-aimants. Le pôle Nord prend la place du pôle Sud, et réciproquement, de telle sorte que, même après la disparition de la cause qui a produit le changement, le courant continue à aller dans un sens contraire au sens primitif, ce qui, dans certains cas, peut avoir de graves inconvénients.

Pour parer à ces inconvénients, M. Gramme a imaginé un appareil qui rompt le circuit avant que le changement de polarité ait pu s'effectuer; mais le meilleur moyen d'éviter des inversions dans le sens du courant consiste à mettre l'inducteur en dérivation, au lieu de l'intercaler dans le circuit principal.

Fig. 39. — Excitation en dérivation.

Excitation en dérivation. —On obtient l'excitation des inducteurs en dérivation en enroulant un fil très long et de faible section autour des noyaux de l'électro-aimant, et en rattachant les extrémités du fil aux frotteurs (Fig. 39).

Sur les frotteurs se trouvent ainsi branchés deux circuits : le premier, comprenant l'induit, le conducteur et les appareils utilisant le courant; le second, les deux branches de l'inducteur.

La longueur et la section du fil dérivé sont fournies par l'expérience.On sait, par exemple, qu'en employant un électro-aimant d'une forme déterminée, il faut dépenser le vingtième du courant total pour obtenir un champ magnétique donné ; on prend un fil vingt fois plus long et d'une section vingt fois plus petite que celui employé dans l'excitation en série, et on arrive à un

résultat à peu prés identique, c'est-à-dire à la même quantité d'énergie dépensée et au même poids de fil employé.

Avec cette disposition, les deux circuits étant indépendants, le renversement accidentel du courant principal ne peut pas amener le changement de polarité dans les noyaux de l'électroaimant, et, par suite, la production par la dynamo d'un courant ayant un sens anormal. Il suit de là que l'excitation en dérivation est préférable à l'excitation en série, chaque fois qu'il peut se produire, dans le circuit, une force électromotrice inverse capable de renverser le sens du courant extérieur.

Influence du mode d'excitation sur le débit. — § I. — Excitation en série. — Soit E la force électromotrice développée par une dynamo excitée en série, R la résistance extérieure du circuit, r la résistance intérieure de la dynamo, et I l'intensité du courant.

Nous aurons, d'après la loi d'Ohm :

Si R vient à augmenter pour une cause quelconque, I deviendra plus petit. Le courant envoyé dans l'inducteur s'affaiblissant, le champ magnétique diminuera, et la force électromotrice E deviendra moindre, ce qui sera une nouvelle cause de décroissance pour I. Au contraire, quand R diminue, la force électromotrice et l'intensité du courant augmentent. La résistance intérieure, dans les deux cas, reste invariable, et, comme elle généralement beaucoup plus faible que la résistance extérieure, elle influe peu sur les conséquences des changements de celle-ci.

§ IL — Excitation en dérivation. — Quand les électro-aimants sont excités par un circuit dérivé, et que la résistance extérieure R augmente, l'intensité du courant qui' traverse la dérivation augmente; le champ magnétique devient plus puissant, et la force électromotrice E croît relativement plus que R, de sorte que l'intensité I augmente. Les trois termes I, E et R croissent donc en même temps, r seul reste naturellement invariable ;

mais, comme il est beaucoup plus élevé, par rapport à R, que dans le cas précédent, son influence dans le dénominateur est principalement de réduire la proportionnalité de Taugmentation de R par rapport à celle de E du numérateur.

Excitation mixte ou compound. — Les considérations qui précèdent montrent que les deux modes d'excitation en série et en dérivation jouissent de propriétés différentes ; mais qu'ils ne permettent, ni Tun ni l'autre, d'obtenir une différence de potentiel constante aux bornes, par exemple, quand la résistance extérieure éprouve des variations. Les variations de différence de potentiel étant de sens opposés pour les deux modes d'excitation, on comprend qu'il suffit de combiner les deux systèmes pour annuler, ou tout au moins pour réduire dans une grande mesure, ces variations.

C'est ce qu'on fait dans les dynamos dites compound (Fig. âO).

Les noyaux des électro-aimants sont enroulés d'abord d'un gros ftl qui reçoit le courant total, puis d'un fil fin, ne laissant passer qu*une faible partie de ce courant. L'effet de ces deux enroulements est de maintenir la différence de potentiel constante aux bornes, quand la résistance varie.

Le gros fil peut être enroulé directement sur les noyaux, et le fil fin par dessus le premier; on peut également commencer par enrouler le fil fin et terminer par le fil gros, ou bien encore, placer le fil fin à une extrémité du noyau, et le fil gros à l'autre extrémité. Chaque constructeur choisit le système qui convient le mieux à son genre de fabrication et détermine par expérience les quantités proportionnelles des fils, gros et fin, qui procurent le moins de variations dans la différence de potentiel aux bornes.

L'enroulement compound n'est pas sans inconvénients ; il force à donner rigoureusement à l'induit une vitesse déterminée

Fig. 40. — Excitation compound.

dt ÉCLAIRAGE A L'ÉLECTRICITÉ.

d'avance, et à conserver cette vitesse sans aucun changement pendant la marche pour maintenir une différence de potentiel constante aux bornes de la machine ; son emploi occasionne une dépense un peu plus grande d'énergie pour l'excitation; son prix d'établissement est plus élevé que celui des autres modes d'excitation ; avec une vitesse irrégulière ou différente de celle déterminée pour le régime indiqué, il ne remplit plus son but et donne lieu à des étincelles qui usent rapidement les collecteurs, etc., etc. Malgré ces inconvénients, comme, dans les applications d'éclairage par incandescence, il préserve les lampes d'une destruction hâtive, qu'il permet d'éteindre un nombre quelconque de lampes sans que les autres en soient influencées, son emploi a pris récemment une grande extension.

Il existe d'autres moyens que l'excitation compound pour rendre la différence de potentiel invariable, et même pour rendre l'intensité du courant constante, quelles que soient les variations de la résistance extérieure ; mais leur description nous entraînerait trop loin et ne serait pas à sa place dans ce chapitre. Nous aurons l'occasion de revenir sur ce sujet quand nous décrirons les divers systèmes de dynamos employés dans l'industrie.

Métal des inducteurs. — Le métal des noyaux, et, en général, de toutes les parties métalliques de l'inducteur a une grande influence sur la puissance de la dynamo ; ce métal est d'ailleui^s toujours du fer ou de la fonte de fer ordinaire, très rarement de l'acier ou de la fonte malléable.

Le fer doux le plus pur possible a l'avantage de donner au champ magnétique une intensité beaucoup plus grande pour une longueur de fil et une intensité de courant moindres. La fonte étant moins magnétique a besoin d'être plus volumineuse, à champ magnétique égal, et elle exige 30 à 50 pour 100 de fil de cuivre en plus sur les noyaux.

Certaines considérations de poids, de rendement et de prix de revient peuvent faire donner la préférence à l'un ou l'autre métal. Quelques constructeurs combinent la fonte et le fer, en faisant les noyaux en fer, la culasse et les épanouissements polaires en fonte. M. Gramme fait généralement ses inducteurs

en fonte, et M. Edison construit ses noyaux en fer et le reste en fonte.

Si la fonte employée dans les noyaux arinconvénient d*exiger plus de fil et de courant pour Texcitatîon, elle a, par contre, l'avantage de prendre son état normal de magnétisme plus facilement et de le conserver plus constant sous TinQuence de légères variations dans la vitesse de Tinduit.

Forme des électro-aimants. — Il est impossible de décrire toutes les formes données aux inducteurs dans les dynamos industrielles; certains constructeurs ont étudié et mis en vente jusqu'à vingt types différents ; le goût des nations a eu son influence sur Taspect extérieur des machines; les dimensions elles-mêmes, qui, pour satisfaire des besoins de plus en plus étendus, se sont considérablement accrues, ont imposé des changements importants dans la disposition des noyaux et des bâtis. Il existe aujourd'hui plusieurs centaines de dynamos ayant des formes sinon originales, du moins assez différentes entre elles pour ne point être confondues à première vue.

Malgré cette immense variété de combinaisons dans les formes, et cette tendance des nouveaux venus parmi les industriels électriciens à donner à leurs dynamos un aspect extérieur qui leur imprime une sorte de marque de fabrique, la plupart des inducteurs peuvent être ramenés à trois groupes seulement :

1^ Les inducteurs à pôles simples (Fig. 38, 39 et 40) ;

2** Les inducteurs à pôles doubles (Fig. 41), qui sont composés de deux inducteurs à pôles simples opposés (pôles de même nom réunis par des pièces polaires uniques) ; dans cette disposition, les enroulements sont faits de manière à créer des pôles différents dans les deux pièces polaires enveloppant l'induit ;

3** Les inducteurs multipolaires, c'est-à-dire ceux qui renferment plusieurs paires de pôles et n'influencent qu'un seul induit (Fig, 48).

En 1881, M. Gramme exposait au Palais de l'Industrie une série de dynanaos dont nous représentons ci-contre les prineipales formes.

La figure 41 montre l'inducteur de la machine type normal, étudiée en 1872 et construite depuis à plus de 15000 exemplaires. Sa forme est encore aujourd'hui adoptée par plusieurs constructeurs français et étrangers.

Cet inducteur était composé de 8 pièces, savoir: deux flasques servant en même temps de bâti à la machine et de culasses aux électro-aimants, deux bagues en fonte, deux noyaux d'électro-aimants et deux pièces polaires au milieu des noyaux. Les noyaux sont en fer et toutes les autres pièces en fonte.

Comme on le voit, l'arbre de l'induit était placé dans le plan des axes des électro-aimants, contrairement à la disposition adoptée dans les machines primitives Siemens et Wilde.

Les noyaux d'éleçtro-aimants étaient cylindriques dans la dynamo du type normal ; mais dans les appareils puissants M. Gramme faisait ces noyaux plats et leur donnait une grande largeur,

La figure 42 représente l'inducteur d'une dynamo à 10 lumières que M. Gramme avait combinée pour la marine, mais qui n'a reçu ' qu'un très petit nombre d'applications par suite d'études mieux appropriées à cette destination et réalisées sur le type de la machine à 5 lumières que nous représenterons plus loin, lorsque nous décrirons les appareils industriels.

La figure 43 représente l'inducteur de la dynamo à 4 pôles, une des plus rustiques et des plus puissantes qui aient été exécutées avant 1881.

L'inducteur est constitué par un cadre en fonte servant d'enveloppe à tout l'appareil et le préservant des chocs et autres accidents que peuvent déterminer les engins placés dans les mines et les chantiers de construction. A l'intérieur de ce cadre octogonal, se trouvent fixés huit noyaux d'électro-aimants en fer, à section rectangulaire, portant, par paire, une pièce polaire embrassant presque le quart dé la bobine induite. Les pièces polaires sont alfcernativement.de noms contraires; il y a donc deux pôles Nord 6n regard et deux pôles Sud également en regard.

La plus grosse de ces dynamos, figurant à l'Exposition de 1881, absorbait une puissance de 40 chevaux-vapeur; son volume et son poids étaient très inférieurs aux volumes et aux

poids des dynamos de même puissance exposées par les autres constructeurs.

Fig. Ci

Fig. i^

Fig. 43

Fig. U

Fig. 45 Fig. 46 Fig. 47

Machines Gramme exposées en 1881.

La figure 44 montre un type vertical d'inducteurs d'une

câostruction économique. L'appareil, ' exécuté entièrement en fonte, produisait un champ magnétique puissant pour une faible quantité de fil enroulé sur les noyaux. Le travail d'ajustage consistait simplement dans la confection de deux joints et dans l'alésage des pièces polaires et des coussinets de l'arbre. C'est cependant en vue de diminuer ce travail, qu'il trouvait encore d'un prix trop élevé, que M. Gramme a combiné les nouveaux inducteurs dont nous parlerons bientôt.

Le type, (Fig. 45), est caractérisé par sa forme ovale et la simplicité de sa construction mécanique. Le bâti, les noyaux d'électro-aimants et les pièces polaires sont fondus d'une seule pièce ; les fils sont enroulés sur les noyaux d'électro-aimants au moyen d'un outillage spécial ; l'arbre est porté par deux traverses vissées sur le bâti.

La figure 46 montre un inducteur tout en fonte, adopté par M. Gramme en 1873 pour ses petites machines. Au lieu de 8 pièces, cet inducteur n'en comporte plus que 4, savoir : 2 noyaux et 2 culasses servant de bâti. C'est le premier inducteur n'ayant pas de pièces polaires rapportées et dans la construction duquel il n'entrait pas de fer. Il a surtout été appliqué aux petits éclairages à arc, aux décompositions chimiques et à la télégraphie.

L'électro-aimant, (Fig. 47), est caractérisé par les développements inégaux des pièces polaires. Cette disposition, qui permettait de placer les deux frotteurs verticalement, en face l'un de l'autre, sur le diamètre horizontal de Finduit, a été récemment reprise par M. Gravier, de Varsovie, qui a cru y trouver une solution économique, eu égard au poids total de fil employé dans l'inducteur et l'induit.

La dynamo Gramme exposée en 1881 avait son inducteur composé de .4 pièces comprenant une des traverses servant de palier à l'arbre, la seconde traverse étant venue de fonte avec le bâti.

Depuis quelques années, M. Gramme, toujours préoccupé de doter l'industrie d'une machine vraiment commerciale, a abandonné successivement toutes les formes d'inducteurs dont nous n'avons énuméré qu'une très faible partie, pour se consacrer à

rétude d'une dynamo ayant le bâti, les noyaux d'électro-ainaants, les pièces polaires et un des paliers de l'arbre fondus d'une seule pièce. Dans cette dynamo, un seul palier est rapporté et le travail d'ajustage consiste uniquement à fixer ce palier et à aléser les pièces polaires.

Les figures 48, 49 et 50 montrent les trois dispositions de cet inducteur sans assemblage, déjà réalisées à un 1res grand nombre d'exemplaires.

Les dernières machines étudiées par M. Gramme et soumises à notre examen ont sensiblement la même apparence extérieure

Fig. 48. Fig. 49.

Machines Gramme (modèles de 1884).

Fig. 50.

que les précédentes ; seulement, les âmes de leurs inducteurs sont constituées au moyen de pièces en fer forgées au pilon ou découpées à l'emporte-pièce, autour desquelles sont coulés les bâtis et un des supports d'arbre. Ces dynamos ont ainsi leur inducteur d'une seule et même pièce, sans autre ajustage que celui du deuxième palier et l'alésage des pièces polaires ; elles possèdent l'avantage d'avoir un champ magnétique très puissant, obtenu très économiquement.

Parmi les formes extrêmement nombreuses d'électroaimants employées depuis quelques années, nous citerons celles des dynamos de MM. Thomson et Houston, Edison, Goolden et Trotter, Mather et Platt, Kapp, Jurgensen et Siemens.

Ces formes sont représentées par les figures 51 à 57.

L'examen des figures fera immédiatement comprendre les avantages et les inconvénients de chaque type; il est donc inu-

tile de les décrire. Nous dirons seulement quelques mots des

Goolden-Trotter

Fig. 52

JURGENSEN

Fig. 54

Thomson-Hoxjston

EOISQK-HOPGNSON

Fig. 56 Mather-Platt

jj

Fig 57. SiSMENS

Inducteurs de machines diverses.

dispositions adoptées par MM. Thomson et Houston et Goolden et Trotter, parce qu'elles soût bien comprises.

MM. Thomson et Houston, dont les travaux sont très connus et très appréciés aux États-Unis, ont combiné une dynamo à induit sphérique et à inducteur cylindrique (Fig. 54). Cet inducteur se compose de deux cylindres terminés par des surfaces sphériques creuses embrassant presque entièrement Tinduit et garnis de fil sur tout leur pourtour extérieur. Ces deux cylindres sont réunis entre eux, pour former un électro-aimant unique, par une série de traverses longitudinales en fer entretoisant solidement tout l'appareil.

MM. Goolden et Trotter ont constitué un des pôles de leur inducteur (Fig. 51) au moyen de deux noyaux à section rectangulaire, placés à l'extérieur, et l'autre, par un noyau unique, également rectangulaire, mais d'une section double des précédentes, placé à l'intérieur de l'appareil.

Cette disposition n'a pas le mérite de la simplicité ni de réconomie ; mais elle donne à la dynamo un petit volume et permet d'utiliser convenablement le champ magnétique.