DIFFÉRENCE
do
POTENTIEL
aux bornes en volts.
POIDS total des
MACHINES
PRIX
kilog.
fr.
hb
Machines Gûlcher.— Cette machine, représentée (Fig. 123), est très répandue en Allemagne et en Belgique. Elle diffère des précéden|,es par son induit qui se compose d'un disque au lieu d'un anneau plus ou moins allongé, et par son inducteur qui esta pôles multiples au lieu d'être formé d'une seule paire de pôles. Sa construction, bien qu'un peu compliquée, rappelle beaucoup celle des machines Gramme brevetées en 1869, ou mieux celle des machines cylindriques représentées (Fig. 107).
Gomme points distinctifs, nous nous contenterons de citer les trois revendications suivantes, contenues dans le brevet de M. Gûlcher:
1*" L'emploi d'un disque Gramme à section triangulaire, dans le but de pouvoir exposer presque entièrement les bobines partielles à l'action du champ magnétique ;
2® L'emploi de développements polaires en U, de telle sorte que les bras de leur profil dépassent le profil du disque, dans le même but que précédemment;
DYNAMOS A COURANT CONTINU
30 La manière de garnir le noyau en fer doux du disque, en laissant des vides après chaque bobine partielle, pour former un véritable ventilateur destiné à rafraîchir continuellement le noyau, toutes les bobines et même l'ensemble de l'inducteur.
Nous ajouterons que les machines Gulcher sont bien étudiées dans tous leurs détails et qu'elles sont relativement légères et peu encombrantes, pour la puissance électrique dont elles sont susceptibles.
Machine Thomson-Houston pour arc voltaïque. — La dynamo combinée par MM. Elihu Thomson et E.-J. Houston, de Boston,
Fig. 123. — Machine Gûlcher.
est très en usage aux États-Unis pour l'éclairage des voies publiques et des vastes locaux; elle doit son succès à un système de régulation qui maintient constante l'intensité du courant, quelle que soit la résistance extérieure, et à un souffleur d'étincelles qui empêche la destruction rapide de son collecteur.
Extérieurement (Fig. 124) la dynamo Thomson-Houston a l'aspect d'un grand cylindre supporté par quatre patins, et garni longitudinalement de barreaux équidistants.
Nous allons examiner successivement l'inducteur, l'induit, le collecteur, le régulateur et le souffleur de cette ingénieuse machine.
Inducteur. — L'inducteur (Fig. 125) est formé de deux cylindres I, placés dans le prolongement l'un de l'autre et sur lesquels sont enroulées les bobines CetC. Les cylindres sont terminés extérieurement par deux collerettes réunies entre elles par une série
de barres en fer bb qui ont pour objet de fermer le flux de force produit par les bobines et d'entretoiser solidement les deux parties de Télectro-aimant. A l'intérieur, les cylindres sont terminés par des surfaces concaves, ménageant entre elles un vide sensiblement sphérique pour loger 1* induit A, qui se trouve ainsi enveloppé presque complètement par les bobines de l'inducteur. Ces bobinées sont placées dans le circuit extérieur. Deux supports F, solidement boulonnés avec les collerettes
f..Mnhti
Fig, 124. — Machine Thomson-HouBtoo.
des cylindres I, servent de bâti à la machine et de paliers à l'arbre X.
Induit, — L'induit (Fig. 126 et 126 fc«'8) ala forme d'une sphère légèrement aplatie. Son noyau est composé de deux coquilles en fonte S S, clavetées sur l'arbre, entre lesquelles on place un certain nombre de petites barres en fer dd. Sur cette carcasse ainsi constituée, on enroule le fil de fer WW à épaisseur voulue, en ayant soin de choisir d'excellent fer, recuit, oxydé et verni. Puis, on recouvre le tout de papier épais, collé avec de la gomme laque.
Autour du noyau, on enroule trois bobines coniposées de
DYNAMOS A COURANT CONTINU
nombreuses spires de cuivre isolées, se croisant aux parties polaires. Pour que les trois bobines aient exactement la même résistance et se trouvent dans les mêmes conditions électriques, 1 ^ r:
ÉffiWimuiiiirii&i^Ti
Fig* 125. — laducteur Thomsou-Houston.
on procède à leur enroulement de la manière suivante : on commence par insérer dans la carcasse un certain nombre de chevilles en bois J JJ pour guider et retenir les fils ; puis on enroule : J
J euTOUR
Fig. 126. — Induit Thomaon-Houston
Fig. 126 bi$. — Bobine (vue eitérieure).
l"* la moitié de la première bobine ; 2° la moitié de la seconde bobine ; S» toute la troisième bobine ; 4° la moitié de la seconde bobine, et 5° la seconde moitié de la première bobine.
tu.
Cette cinquième opération termine l'enroxilement et produit un contour à peu près sphérique.
Les trois bobines sont entièrement isolées et entrelacées de rubans, partout où il est nécessaire de maintenir les fils ; elles sont cerclées par de gros fils en laiton formant quatre liens gggg pour éviter les détériorations pouvant résulter de l'influence de la force centrifuge.
Les trois entrées de fil à Fintérieur sont attachées en h, et les trois bouts sortants 1, 2, 3, sont reliés au collecteur.
La figure 127 montre ces connexions. Les bobines sont rem-
Fig. 127. — Connexions de la machine Thomson-Houston.'
placées par leurs spires* moyennes A A', BB', CC, placées à 120 degrés Tune de l'autre.
Collecteur. — Le collecteur est formé d'un anneau en cuivre partagé en trois segments égaux ; lesquels segments sont fixés sur des traverses isolées et maintenus par deux disques calés sur l'arbre.
Les frotteurs sont au nombre de quatre; ils sont solidaires deux à deux.
La place occupée par les frotteurs, sur le collecteur, est indiquée (Fig. 128). Les frotteurs solidaires, dans leur position normale, forment deux à deux un angle de 60 degrés. Par suite de cette disposition, les trois bobines sont toujours actives, et on a, d'une manière générale, deux bobines reliées en quantité et mises en tension avec la troisième.
Si, par suite de la réduction du nombre des lampes en cir-
DYNAMOS A COURANT CONTINU
cuit, le courant devient trop intense, on recule les frotteurs B et B"', et on avance les frotteurs B' et B" dans le sens de la rotation. Les frotteurs solidaires sont ainsi distants de plus de 60 degrés. L'espace compris entre les balais non solidaires dépasse 120 degrés, c'est-à-dire qu'il est plus grand qu'un segment du collecteur. Chaque segment, en passant, mettra donc l'in-
Mi]
Fig. 128. — Régulateur du courant (machine Thomson-Houston).
duit en court circuit 6 fois par tour, et cela, pendant un temps d'autant plus long que les frotteurs solidaires auront été plus éloignés l'un de l'autre. La production de la machine se trouve ainsi diminuée, et l'intensité peut rester constante, si le déplacement des frotteurs est effectué convenablement, pendant toute la durée du fonctionnement.
 chaque court circuit, les inducteurs se désaimantent un peu et produisent un courant qui prolonge celui de la bobine et l'empêche de devenir nul dans le circuit extérieur. L'énergie
perdue par la désaimanlation partielle est restituée lorsque l'induit se retrouve en circuit avec les inducteurs. L*inducteur est ici un véritable volant d'intensité. Si la dynamo était excitée par un courant constant provenant d'une source extérieure, elle fonctionnerait mal; si même nous en croyons les inventeurs, elle ne fonctionnerait pas.
Régulation automatique. — Le diagramme des appareils de régulation est représenté par la figure 128, dans laquelle R est la partie du circuit qui reçoit les lampes; G G' sont les bornes de prise du courant. Le courant sort de l'induit par les frotteurs BB\ traverse les fils dont est garni le cylindre inducteur C, arrive en D où un contact le met en communication avec le double solénoïde EE'; de là, il passe, entre les bornes G et G', par tous les régulateurs en circuit, traverse les fils du cylindre inducteur G' et rentre dans l'induit par les frotteurs B'' B'". Quand le courant dépasse son intensité de régime, les noyaux FF' du double solénoïde EE^ sont attirés, le contact D est rompu, et l'électro-aimant H, se trouvant intercalé dans le circuit, attire son armature L, laquelle écarte, par l'intermédiaire de la tige M, les frotteurs solidaires B B' et B" B'''. Les frotteurs diamétralement opposés sont sur une même barre rigide, et ces barres sont reliées entre elles par un système de leviers, de manière à ce que les frotteurs B et B"' parcourent trois fois autant de chemin que les frotteurs B' et B".
Pour éviter les brusques déplacements de l'armature L, et par suite des frotteurs, on a placé, près de l'électro-aimant H, une petite pompe mobile à glycérine, dont le piston est fixe. Ce petit appareil amortit les mouvements de tout le système dans le cas d'un changement notable survenu à la résistance extérieure. En pratique,, la position des noyaux FF' est telle que le contact D subit une sorte de frémissement et ne laisse passer dans H qu'une partie du courant principal. Une résistance en charbon N, établie en dérivation sur le contact D, atténue les effets nuisibles des étincelles qui se produisent constamment en D.
Chaque nouvelle variation d'intensité détermine dans l'ensemble des organes de régulation une nouvelle position d'équilibre qui maintient constante l'intensité du courant. Le réglage est très rapide et très sûr; on peut éteindre ou allumer un grand
DYNAMOS A COURANT CONTINU. Î37
nombre de lampes à la fois sans troubler le régime des lampes en fonction-.
Ce système de régulation n'agit pas seulement pour obvier aux inconvénients des variations de la résistance extérieure ; il conserve le régime d'ampères constant, alors même que la vitesse du moteur est irrégulière. C'est là un avantage de premier ordre, surtout lorsque les dynamos sont actionnées par des machines hydrauliques ou par des moteurs à gaz.
Insufflation (Vair^ — Le souffleur du collecteur est un des organes originaux de la machine Thomson-Houston. Il a été imaginé pour permettre de faire usage de forces électromotrices dépassant 2 000 volts, avec des différences considérables de potentiel au passage d'un segment à l'autre, sans échauffement et sans détérioration des frotteurs et des collecteurs. Il est basé sur l'observation faite par M. Thomson qu'un courant d'air relativement faible, dirigé sur les contacts des frotteurs, interrompt toute traînée de poussières tendant à réunir les segments des collecteurs et à produire des étincelles permanentes, véritables arcs voltaïques, dont l'effet est^de détruire rapidement les métaux entre lesquels ils jaillissent.
Le souffleur (Fig. 129) se compose d'un petit ventilateur rotatif placé sur l'axe de la machine, entre le collecteur et le coussinet de l'arbre X.
Le cylindre de ce ventilateur a une chambre intérieure elliptique. Le piston Fig. 129. — Souffleur de la est circulaire; son diamètre est égal au machine Thomson-Houston.
petit axe de l'ellipse, de sorte que les deux espaces libres aux extrémités du grand axe ont la forme de deux croissants. Des ailettes P en caoutchouc durci, placées à frottement doux dans des rainures radiales, sont constamment pressées, sous l'influence de la force centrifuge, contre la paroi extérieure du cylindre. L'air est aspiré par les ouvertures 00, dont les entrées sont munies d'une toile métallique très fine pour éviter les poussières, et il est refoulé par les orifices I qui communiquent par des tuyaux avec des ajutages à jets plats S et S' (Fig. 129 bis).
En marche on obtient, à chaque tour, six jets d'air : trois dans chaque tuyau, se succédant alternativement et correspondant au passage des fentes du collecteur devant les extrémités des Trotteurs. L'effet de cette soufflerie est si radical qu'on peut graisser le collecteur sans le moindre inconvénient, ce qui diminue le frottement entre ses segments et les frotteurs, et augmente beaucoup la durée de ces pièces.
Nous avons eu, à l'Exposition des Sciences et des Arts de 1886, l'occasion d'expérimenter en service courant une dynamo Thomson-Houston, et nous avons été très satisfait de son fonctionnement pendant les quatre mois qu'a duré l'Exposition.
Fig. 129 bis. — Orifices de sortie de Tair.
Cette machine alimentait 30 régulateurs, à la vitesse de 850 tours par minute, en absorbant une puissance de 25 chevaux environ.
Elle débitait un courant régulier de 9,6 ampères, avec uoe différence de potentiel aux bornes variant de 40 à 1 600 volts.
Le diamètre maximum de l'induit était de 0'°,56, correspondant à une vitesse linéaire de 25 mètres par seconde.
Le fil de l'induit avait un diamètre de 2 millimètres et recevait 8 ampères par millimètre carré de section.
Le fil de l'inducteur avait un diamètre de 3°^°',25 et recevait 1,2 ampère par millimètre carré de section.
Le poids du fil de l'induit était de 108 kilogrammes, et celui du fil de l'inducteur, de 317 kilogrammes.
Le poids total de la machine était de 1 900 kilogrammes.
Ces quelques chiffres nous amènent à présenter une obser^
DYNAMOS A COURANT CONTINU
valion au sujet des poids de fil mis en œuvre dans une dynamo, pour l'obtention d'une puissance électrique déterminée. M. Gramme, qui cherche surtout à faire des machines pour l'industrie et non pour des éclairages publics, obtient généralement 100 watts par kilogramme de fil enroulé, tant sur l'induit que sur l'inducteur. MM. Thomson-Houston, qui visent les grandes installations et qui se préoccupent de l'ensemble du matériel et des frais permanents des stations centrales, obtiennent seulement 33 watts par kilogramme de fil.
Cela ne prouve rien contre la valeur réelle de leurs dynamos, car les appareils de M. Gramme et ceux de MM. Thomson-Houston sont également excellents, tandis que nous avons vu des dynamos d'autres systèmes produisant jusqu'à 200 watts par kilogramme de fil el qui, mal équilibrées, donnaient des résultats économiques détestables et nécessitaient des réparations continuelles.
C'est bien d'économiser la matière ; encore faut-il savoir si une diminution sur le poids du fil n'entraîne pas à des dépenses de fonte, de main-d'œuvre, de puissance motrice, de frais d'entretien, etc., etc., beaucoup plus considérables que l'économie réalisée.
Le tableau ci-dessous indique les différents types de dynamos construits par la Société Thomson-Houston pour l'éclairage par l'arc voltaïque :
