CHAPITRE XIV

Lignes électriques. — Les lignes électriques, qui servent à transporter les courants des générateurs oîi ils sont engendrés aux foyers où ils sont utilisés, comportent essentiellement des conducteurs métalliques généralement en cuivre, des corps isolants, des appareils de contrôle et de sûreté, des commutateurs, des rhéostats, des supports et divers organes accessoires. Elles se divisent en trois classes : les lignes aériennes, les lignes souterraines et les lignes sous-marines. Ces dernières ne sont employées que très exceptionnellement (pour les installations de ports de mer, par exemple) dans l'industrie de l'éclairage.

Les lignes aériennes sont formées de fils métalliques nus ou garnis d'un isolant et supportés soit par des clous ou pitons émaillés, soit par des isolateurs en porcelaine ou en verre.

Les lignes souterraines ou sous-marines sont formées d'une série de fils isolés au moyen d'un revêtement continu en caoutchouc, gutta-percha, coton paraffiné, etc., et protégés, le plus souvent, par une armature en fil de fer ou d'acier.

Dans les grandes villes, les installations publiques d'éclairage électrique se font généralement au moyen de lignes souterraines pour des raisons d'esthétique et de sécurité, malgré les dépenses souvent considérables qu'elles nécessitent.

Conducteurs. — Les conducteurs peuvent également être divisés en deux classes : les fils et les câbles. Le métal employé, aussi bien dans les fils que dans les câbles, est du cuivre, dont la conductibilité atteint aujourd'hui industriellement de 92 à 99

pour 100 de celle de l'argeot. (A partir de 95 pour 100, le métal est désigné sous le nom de cuivre de haute conductibilité).

Fabrication des fils. — Sous le nom de filsy on entend spécialement les conducteurs qui entrent dans la construction des appareils : dynamos, régulateurs, instruments de mesures, etc., et dans les lignes aériennes de faible débit. Ces conducteurs sont généralement formés d'un fil unique recouvert d'une ou de plusieurs couches de coton ou de soie.

Le cuivre étant étiré à un diamètre bien régulier et les brins filés de coton ou de soie réunis, sans torsion, en un fil plat plus ou moins gros, le revêtement du cuivre s'opère à l'aide d'un métier tout à fait analogue aux métiers à passementerie. L'âme en cuivre légèrement tendue, de manière à ne subir aucun allongement qui en diminuerait la section, avance d'une manière continue, tandis que la bobine de coton ou de soie tourne horizontalement autour d'elle en la guipant d'une couche isolante bien régulière, grâce à la coordination des mouvements du métier.

Cette opération se fait à la main ou mécaniquement; certains vieux praticiens très soigneux préfèrent les anciens métiers à main à ceux plus récents qui suppriment tout travail musculaire et qui font beaucoup plus de besogne en moins de temps.

Suivant le degré d'isolement demandé, on applique une deuxième et même une troisième couche d'isolant dont on alterne le sens d'enroulement pour assurer la régularité de la couverture dans toutes ses parties.

Chaque couche de coton augmente le diamètre du fil de 0,30 millimètre et chaque couche de soie augmente ce diamètre de 0,10 millimètre.

Après avoir reçu cette couverture, le fil est passé, soit chez le fabricant, soit chez le consommateur, dans un bain liquide de bitume de Judée ou de gomme laque qui le protège contre l'action conductrice et destructive de l'humidité.

Fabrication des cflbles. — Les câbles sont formés d'un certain nombre de brins métalliques isolés préalablement, puis groupés ensemble, ou plus généralement réunis en faisceau ou en

4!8 ÉCLAIRAGK A L'ÉLECTRICITÉ.

toron avant d'être revêtus de leur enveloppe isolante. Le nombre de ces brins est quelquefois très grand et leur diamètre très faible, quand on veut obtenir la souplesse nécessaire dans certains cas particuliers. Plusieurs fabricants se servent, pour les brins de conducteurs ordinaires, de fils ayant un diamètre uniforme de 1,1A millimètre, correspondant à un millimètre carré de section. L'assemblage d'un nombre donné de ces brins constitue un câble dont la section exacte en millimètres carrés est facile à obtenir et à contrôler.

Dans la généralité des cas, les fils qui doivent constituer le câble sont enroulés sur autant de tambours différents, puis tordus ensemble à l'aide d'une machine à câbler^ laquelle machine, analogue également à celle des passementiers, les réunit sans tension ni compression de nature à augmenter leur résistance normale.

Le toron ainsi préparé peut être revêtu d'enveloppes en coton ou en soie, maintenues par un ruban bitumé appliqué de la même manière; cela suffit pour les endroits secs. Mais, lorsque les conducteurs sont exposés à l'humidité, leur isolement et leur protection doivent être mieux assurés. On a recours, dans ce cas, à diverses substances, telles que chanvre, jute, tresses de coton, caoutchouc, gutta-percha, revêtements de plomb, de fils ou rubans de fer ou d'acier, etc., ces matières étant judicieusement superposées sur le toron. Ces revêtements, à l'exception de ceux en gutta-percha et en plomb, s'effectuent au moyen de métiers.

Le caoutchouc et la gutta-percha sont les meilleurs isolants industriels connus. Le contact direct du caoutchouc et du cuivre, dans certaines circonstances, est nuisible ; on doit donc l'éviter. Pour cela, on se sert de cuivre étamé ou on interpose, entre le cuivre et le caoutchouc, un ruban de coton enduit de bitume.

Les fils, en traversant le métier où ils se câblent, reçoivent d'une bobine latérale le ruban bitumé, et d'une seconde bobine un ruban de caoutchouc pur, non vulcanisé, de 0,1 miUlmèlre d'épaisseur et de largeur variable suivant la grosseur du câble. Ces deux rubans sont enroulés en sens inverses, en même temps que le métier tresse par dessus le tout une gaine protectrice en coton.

Certaines applications exigent la superposition de deux et même de trois garnitures semblables, qu'on dispose successivement en sens alternés, de la même manière qu'il vient d'être dit.

La gutta-percha, ne pouvant être appliquée qu'à l'état pâteux et à chaud, est soumise à l'action d'une presse hydraulique dans un récipient maintenu à une température convenable. Elle s'échappe du récipient par un ajutage de diamètre proportionné à l'épaisseur d'isolement désirée, tandis que le toron de cuivre est lui-même guidé par un autre ajutage lui assurant une parfaite concentricité avec l'enveloppe isolante. Ainsi constitué, le câble est ensuite protégé par une couverture formée de substances textiles, appliquées comme précédemment.

Il est quelquefois utile de garnir le câble de plusieurs gaines de gutta-percha ; dans ce cas, les gaines successives sont cimentées ensemble par une composition appelée chatterton et formée, comme nous l'avons déjà dit, de trois parties de gutta-percha, une partie de résine et une partie de goudron de Stockholm.

Armatures en fil de fer ou d'acier. — Les armatures de fil de fer ou d'acier dont certains câbles sont munis sont enroulées sans pression sur les précédentes enveloppes au moyen de métiers dont la puissance et les dimensions varient avec la raideur des matériaux employés.

Garnitures en plomb. — On effectue le revêtement en plomb usité dans un grand nombre d'applications, de deux manières : à l'aide de la presse hydraulique, en prenant certaines précautions pour que l'élévation de la température n'altère pas les isolants intérieurs, ou bien en enfilant le câble dans un tuyau de plomb d'un diamètre intérieur un peu plus grand que le diamètre extérieur du câble, puis en passant le tout dans une filière bien centrée qui fait adhérer le plomb au câble.

Câbles Berthoud-Borel , — MM. Berthoud et Borel fabriquent des câbles garnis de plomb par un procédé spécial dont nous trouvons la description complète dans le journal la Lumière électrique, de 1887.

Voici le résumé des opérations qui constituent ce procédé :

430 ÉCLAIRAGE A L'ÉLEGTRICnÊ.

Le conducteur en cuivre, recouvert d'une ou de plusieurs couches de coton, chanvre ou autre matière textile, est enroidé sur un tambour de tôle perforée. Ce tambour est plongé tout entier dans une chaudière rempUe d'huile de lin oxydée, mélangée avec de la résine et portée à la température de 180 degrés centigrades.

Aussitôt après Timmersion, il se dégage de grosses bulles d'air chaud; puis, il apparaît sur la surface liquide une sorte d'écume provenant de l'humidité expulsée sous forme de vapeur. Le câble reste immergé jusqu'à ce que la surface du bain soit devenue tout à fait calme et qu'il ne se dégage plus aucune bulle.

Le tambour est alors placé dans une caisse fermée, puis transporté vers une presse qui le recouvre d'une gaine de plomb ayant l'épaisseur déterminée par le diamètre du câble. Le conducteur n'a à parcourir dans l'air qu'un chemin de quelques mètres; et, comme il est très chaud, il ne s'y dépose aucune humidité. Cependant, pour écarter d'une manière complète tous les accidents qui pourraient encore provenir de la présence de l'humidité, la broche de la presse, au travers de laquelle passe le conducteur, est elle-même surmontée d'une petite chaudière auxiliaire remplie de la matière isolante contenue dans la chaudière principale, laquelle matière est maintenue constamment en ébullition.

La presse est construite de manière à permettre de recouvrir des longueurs considérables de câbles sans aucune soudure de la gaine en plomb.

Le seul défaut qui puisse subsister, malgré toutes les précautions prises, provient de la présence de trous dans la gaine de plomb ; mais ces trous se produisent très rarement avec du plomb de bonne qualité, et on les découvre très facilement en examinant le câble. Pour supprimer les dangers pouvant provenir de ces trous, les inventeurs recouvrent le câble d'une seconde enveloppe de plomb, en interposant entre les deux enveloppes une couche mince de brai gras, provenant de la distillation du goudron de gaz.

Pour préserver les extrémités des câbles de toute détério-

CONDUCTEUHS. 43»

ralioD, MM. Berthoud et Borel les révèlent d'un manchon en ébonite, s'adaptant aisément sur le plomb extérieur et laissant passer l'âme en cuivre. L'espace annulaire compris entre le manchon et le câble est ensuite rempli avec de la parafTine fondue donnant une fermeture parfaitement étaoche.

Cftbles Siemens. — Les câbles conducteurs souterrains pour lumière électrique fabriqués par la maison Siemens sont à gaine de plomb recouverte d'une couche isolante, laquelle couche est elle-même entourée d'une enveloppe constituée par deux rubans

Fig. 236. — Ctibles SiemeiiB.

de fer à spires non jointives, enroulés hélicoïdalement et simultanément autour du câble ; le tout est enfia recouvert de jute goudronné.

La figure 236 représente une série de sections faites dans les câbles de modèles courants.

La gaine de plomb est. appliquée à froid dans des presses marchant sous une pression de 150 à 200 atmosphères.

Tout le long du câble se trouve placé, à l'intérieur, un fil isolé, plus mioce que chacun de ceux composant le conducteur et qui sert de fil de retour pour la mesure des tensions lorsque le câble est en service.

Gondacteurg EdiBon. — Les conducteurs Edison pour canati-

salions souterraines s'établissent au moyen de barres de cuivre enfermées dans des tubes en fer. La forme et la disposilion des barres comprennent deux systèmes.

Premier système. — Dans le premier système, on se sert de tringles demi-cylindriques, c'est-à-dire plates d'un côté et rondes de l'autre. Elles sont empâtées dans une substance isolante contenue dang les tubes en fer et se font face par leur côté plat.

Les tubes en fer sont soudés à recouvrement et revêtus d'un ruban goudronné, destiné à les préserver de l'oxydation.

Les deux tringles sont d'abord placées en regard l'une de l'autre et maintenues à écartement convenable au moyen de petits disques en carton découpé, imprégnés de matière isolante. Ces

Fig. 237. — Cood acteurs Edison.

petits cartons sont reliés entre eux par une ficelle servant à conserver leurs distances. On glisse le tout dans le tube en fer et on coule la matière isolante.

Ces conducteurs Edison sont préparés, par longueurs de six mètres, sur sept types de diverses grandeurs. Le plus gros de ces types a un diamètre extérieur de huit centimètres ; il se place naturellement près des dynamos. A mesure qu'on s'éloigne des machines, on emploie des conducteurs de plus en plus faibles, comme dans toute espèce de canalisation pour montage en dérivation.

Deuxième système, — Au lieu de tringles demi-cylindriques, les sociétés Edison emploient aujourd'hui des tiges de section circulaire au nombre de deux ou trois, placées dans des tuyaux en fer, comme précédemment, et séparées par des cordes en chanvre (Fig. 237). Quand une section de ligne est posée, on ferme les extrémités de la conduite, et on coule dans les tuyaux une composition isolante, formée de bitume et d'huiles lourdes,

rendue fluide par la chaleur et restant visqueuse à la température ordinaire. L'avantage de cet isolant semi-liquide sur l'isolant solide est qu'il n'est pas, comme ce dernier, sujet à se fendiller et à prendre de l'humidité par les fissures.

Jonction des conducteurs. — Les joints des fils métalliques doivent être soigneusement faits, de manière à présenter une grande résistance mécanique, tout en n'augmentant pas la résistance électrique du circuit.

Fig. 238. ~ Jonction de fils.

Les figures 238 à 240 représentent trois des joints les plus fréquemment employés.

Pour exécuter le joint à double torsade (Fig. 238), on place parallèlement l'un à l'autre les bouts des deux fils à raccorder et on les serre par le milieu dans un petit étau à main, puis on enroule chacun des bouts sur le fil voisin. La torsade finie, on recourbe souvent les bouts libres des fils et on les soude ensemble par leurs extrémités. On peut également souder chacun des bouts avec le corps du fil voisin.

Ce joint ne peut guère être employé que pour les fils de petite

Fig. 239. — Jonction de fils. Fig. 240. —Jonction de fils.

section; pour les gros conducteurs, on fait usage de ligatures faites avec un fil fin (Fig. 239), après avoir recourbé les extrémités des deux fils et avivé les deux parties mises en contact.

Une bonne solution est celle indiquée (Fig. 2A0). Les fils sont recourbés et fortement frottés avec du papier émeri, puis reliés avec un fil de cuivre ayant environ un millimètre de diamètre, dont l'enroulement commence sur l'un des fils, entoure toutes les parties en contact et se termine sur l'autre fil.

La soudure qui complète le joint est faite avec uu ter à souder sur toule la longueur de l'enroulement. Lorsque les joints

Fig. 241. — BotW de jon

sont refroidis, on les nettoie à l'eau simple et on les essuie avec un linge bien sec.

Dans les cas de cordes métalliques, on enchevêtre les iid$

CONDCCTECBS. i8K

dans les autres les bouts des fils des deuK cordes à réuair, de tnaaière à former une épissure que l'on soude ensuite.

Boîtes de jonction. — Les boites de jonction servent, dans les stations centrales et les grandes installations privées, à réunir les diverses branches des conducteurs principaux et ceux-ci avec les conducteurs secondaires.

La figure 241 représente une boîte de jonction Edison pour

Fig. ai et St3. — Boites de jODCtion SiemeDS.

des conducteurs demi-circulaires. Les tuyaux en fer sont assemblés entre les deux coquilles d'une boite en fonte, et les âmes sont reliées entre elles à l'aide d'étriers en cuivre solidement vissés avec les tringles. Quand le montage est terminé, on coule par un trou ménagé sur la boîte un mélange isolant de même nature que celui dont les tubes sont garnis.

La maison Siemens donne à ses boUes de jonction les formes indiquées (Figures 2â2 et 2i3), qui représentent, l'unel'assemblage de deux conducteurs bout à bout ; l'autre, l'assemblage d'un conducteur principal avec un conducteur secondaire.

436 ÉCLAIRAGE A L'ËLECTRECITË.

Dans cette dernière, les deux bouts du conducteur principal et celui du conducteur secondaire sont dénudés, amenés au contact, puis pinces fortement, à l'aide de quatre bouloas, entre deux manchons de cuivre étamé. Des bourrelets en jute goudronné

Fig. m. — Boite de Jonction Berthoud-Borcl.

forment des joints étanches aux- entrées des conducteurs dans les bottes. Celles-ci sont en fonte, h doubles parois. Les deux coquilles sont ensuite réunies au moyen de six forts boulons, et l'espace compris entre les deux parois de la boite, ainsi que le vide intérieur, sont remplis de substance isolante.

Fig. 245. — Boite dejonclioa de deux cibles Bertboud-Borel.

Il faut naturellement deux boites pour une même canalisation : une pour l'aller, l'autre pour le retour.

Le fil isolé destiné au contrôle des tensions, lorsque le câble est en service, se trouve placé en dehors du manchon d'accouplement (Fig. 243).

La maison Berthoud et Borel, qui fabrique beaucoup de

câbles à deux conducteurs, se sert, pour réunir les deux parties d'un même câble, de la disposition (Fig. 244), et, pour réunir deux câbles ensemble, de la disposition (Fig. 245), qui sont faciles à comprendre.

L'intérieur des boîtes est entièrement rempli de paraffine lorsque la jonction des deux coquilles a été opérée.

Pour les petites installations, MM. Berthoud et Borel conseillent l'emploi d'un boite simple (Fig. 24,6).

Cette boite se compose d'un réservoir rond A, en fonte, sur deux côtés opposés duquel se trouve une chambre B. Les câbles sont introduits à travers les ouvertures de ces chambres et viennent se croiser en D où ils sont fortement serrés. Les espaces B

Fig. 246. — Boite simple Berthoud-Borel.

sont alors remplis de brai fondu, puis fermés au moyen des couvercles C, garnis également de brai sur la face supérieure. Le couvercle H de la boîte A est posé sur une rondelle en caoutchouc durci E et fixé par quatre boulons.

Conducteurs souterrains aux États-Unis. — C'est surtout aux États-Unis que les grandes applications d'éclairage électrique se sont développées et ont donné lieu, par conséquent, aux études les plus approfondies sur la canalisation des conducteurs.

Déjà, dans diverses localités, les fils souterrains ont été adoptés de préférence aux fils aériens, et des arrêtés municipaux en règlent l'usage.

A Brooklyn, on vient d'examiner une ligne souterraine posée depuis deux ans dans une canalisation en bois enduit de créosote, et on a constaté qu'en plusieurs endroits l'enveloppe en plomb des câbles avait été sérieusement endommagée par l'acide carbonique. On a remarqué que le plomb pur était seul attaqué, tandis

que les câbles dont l'enveloppe de plomb contenait un peu d'étain étaient restés intacts.

A Chicago, la canalisation est de forme cylindrique. Elle comporte à l'intérieup un grand nombre de trous au travers desquels passent les câbles. A chaque coin de rue se trouvent des

Fig. 3t7. — Canalisktioa de Chicago.

regards (Fig. 247), pour la distribution des fils dans toutes les directions.

L'enveloppe des fils se compose d'asphalle, de terre siliceuse et d'autres matières soumises à une très forte compression. Elle ■ est imperméable et possède une haute puissance d'isolation.

Coupe-circuits. — On nomme coupe^circuiis ou cut-off des appareils destinés a empêcher les accidents (détérioration des lils incendie, etc.) auxquels un échauffement exagéré des conducteurs peut donner naissance.

Les coupe -circuits sont généralement formés d'un fil en plomb ou en alliage fusible que l'on intercale dans un circuit et qui fond lorsque le courant dépasse une iniensilé déterminée. On calcule facilement le diamètre de ces fils, sachant que le plomb fond lorsque la densité du courant qui le traverse atteint 30 ampères par millimètre carré de section.

CONDUCTEDRS. 439

La Société Edison possède une série de modèles de coupecircuits tout préparés. Les figures 2hS et 2â9 représentent : la première un coupe-circuit simple pour les faibles débits, et la seconde un coupe-circuit à double embranchement pour des circuits de 30 à iSO lampes à incandescence.

Il existe des coupe-circuits qui dispensent du remplacement des (ils de plomb, mais qui sont beaucoup moins simples, et,

Fig. 349. — Coupe-circuil Ktliaou & double braiichemeDl.

par suite, plus coûteux et plus sujets à dérangements que les

Ces appareils se composent en principe d'un électro-aimant et d'un godet à mercure. L'armature de l'électro-aimant oscille

Fig. iSO. — Pose de flts.

Fig. 2M.— Pose de fils.

autour d'un axe et porte deux lames qui viennent plonger dans le mercure et font partie du circuit à protéger. Quand l'intensité du courant dépasse un nombre d'ampères donné, l'armature est attirée; elle oscille et, dans son mouvement, retire les lames du mercure, ce qui rompt le circuit.

440 ECLALRARE A L'ÉLECTRICITÉ.

Câbles de dérivation. — Les conducteurs de dérivation auxquels viennent se relier les lampes dans certains montages sont fixés directement sur les murs des locaux à éclairer avec des crochets émaillés (Fig. 250) ou mieux sur des tasseaux en bois (Fig. 251), qui les isolent mieux des murs. On emploie également, pour le même usage, des petits boutons en os (Fig. 252), sur les-

Fig. 352. — Pose de Hls.

quels s'enroule le fil, ou des petits cavaliers en fer (Fig. 253) qui maintiennent constant l'écartement des deux fds.

Les fils de dérivation sont branchés sur les câbles intermédiaires par un enroulement en spirale fait sur une partie dénudée (Fig. 25â) et recouvert de composition Chatterton.

Câbles intermédiaires. — Les conducteurs qui relient les câbles principaux aux fîls de dérivation sont montés sur des isolateurs en porcelaine ou dans des moulures en bois (Fig. 255). Jusqu'à 10 millimètres carrés de section, les conducteurs peuvent être simplement Fis. M*. - Br«.d.oaeni de fil., .^c^ordés parune ligature ordinaire, puis recouverts de chatterton ; au delà , nous considérons comme indispensable de faire une soudure à l'étain et à la résine, afin d'éviter un contact imparfait.