MAGNÉTO-ÉLECTRIQUES
Jnités de lomière. ^ Influence de la direction des rayons sur la lumière obtenue.
— Influence de la vitesse de la machine. — Influence de Técart des rayons. — Influence de la longueur des câbles. — Influence de la durée du fonctionnement.
— Expériences do M. Tresca. — Expériences de M. Hagenbach. — Rendement de diverses machines.
Avant d'évaluer la force motrice absorbée par les machines magnéto-électriques pour produire une lumière déterminée, il est nécessaire de connaître : 1** l'unité de lumière ; 2"^ la position de l'observateur par rapport au foyer électrique.
En France, on prend comme unité de lumière l'intensité d'une lampe Carcel, dont la mèche a 0°*,03 de diamètre, et qui brûle 42 grammes d'huile de colza épurée à l'heure, avec une hauteur de flamme de 40 millimètres. On lui donne le nom de bec Carcel.
En Angleterre, on prend comme unité l'intensité d'une bougie de spermaceti [London standard spermaceti candie) ^ qui, avec une flamme de 45 millimètres de hauteur, brûle 7,77 grammes à l'heure et qu'on appelle simplement candie.
En Allemagne, on a généralement adopté comme unité, l'intensité d'une bougie de paraffine de 20 millimètres de diamètre, brûlant avec 50 millimètres de hauteur de flamme.
Khi ÉCLAIRiOE A L'ÉLRCTRICITÉ
L'expérience a appris que 1 bec Carcel donne une lumière égale à 7,1 bougies anglaises et à 7,6 bougies allemandes.
La mesure d'intensité d'un foyer électrique a été, jusqu'à ce jour, faite de diverses manières suivant le but que pou^ suivait l'opérateur. Pour l'éclairage des ateliers, on a coutume de mesurer la lumière envoyée horizontalement dans toutes les directions ; pour les phares on évalue la puissance des foyers en envoyant, autant que possible, toute la lumière du côté du réflecteur. Tout naturellement, les résultats obtenus ainsi ne sont pas comparables entre eux.
Lorsqu'il s'agit d'évaluer la lumière produite par incandescence ou par arc voltaïque provenant de courants aIte^ natifs, on peut se placer de manière à ce que le photomètre, la lampe Carcel et le foyer électrique soient dans un même plan horizontal. On obtient ainsi des résultais comparables 1 à ceux obtenus en mesurant l'intensité des lampes à huile. | Mais quand on est en présence d'un régulateur à charbons ' verticaux, alimenté par une machine à courants continus, les choses ne doivent pas se passer ainsi, car l'avantage serait considérable en faveur des lampes Carcel'.
Les flammes des lampes Carcel sont en effet transparentes et leur disposition est telle qu'elles donnent leur maximum d'intensité dans le plan horizontal. Ce n'est pas le cas de la lumière électrique produite par des courants continus. L'hypothèse qui l'assimile à une petite sphère lumineuse d'un centimètre de diamètre n'est pas conforme îi la réalité. Le charbon supérieur', ainsi que nous l'avons dit chapitre VII, se creuse et le charbon inférieur se taille en pointe ; ta lumière émane d'une petite coupe lumineuse appliquée
1 . Nous avona reproduit cliiipilre VU, sur Ir mi'mL' suji't, quoliiif» considénlionset une $érie d'expériences qui ont |iarii rl^iria noire première éililion. Au lieu dn nous borner à ans explications goinmiiiri'^, nous nous proposons maînl^ nan( d'analvaer compli'lemenl lo mode du dislrjholion do lumiùm ilnns les foyora
contre un corps opaque, et dont la forme et la position varient
avec rintensité et le sens du courant. La quantité de lumière
reçue par l'observateur dépend de l'angle sous lequel il voit
la coupe lumineuse et, si Ton considère un cercle tracé dans
le plan des charbons, avec la coupe pour centre, chaque
point de la circonférence de ce cercle recevra des quantités
de lumière différentes. Pour avoir des mesures comparables,
il faut, ou prendre la moyenne des mesures obtenues sur
toute la circonférence, aussi bien dans la lampe Carcel que
dans le régulateur électrique, ou mesurer la lumière dans la
direction où elle est la plus intense. Or Texpérience a prouvé
que rintensité maximum d'un foyer électrique a lieu dans
une direction faisant un angle de 50 à 60 degrés avec le plan
horizontal ; ce serait donc sous cet angle qu'il faudrait
mesurer sa lumière.
11 est bon de faire remarquer que l'inégalité des quantités de lumière émise dans des directions différentes n'est pas un fait spécial aux foyers électriques, et que, suivant M. AUard, une lampe à huile, mesurée dans une direction inclinée de 50 degrés au-dessous de l'horizon, ne donne que 0,20 de la lumière qu'elle donne dans le plan horizontar. La quantité de lumière a donc, dans un cas comme dans l'autre, un maximum^ avec cette différence que ce maximum existe, avec la flamme à huile, sur le plan horizontal, et avec le foyer électrique, à la surface d'un cône dont la génératrice est inclinée d'environ 60 degrés au-dessous ou au-dessus du plan horizontal, suivant que le charbon positif est au-dessus ou au-dessous de l'autre.
Dans les ateliers de construction et dans la plupart des applications industrielles, les lampes et les régulateurs étant placés dans une position assez élevée par rapport aux objets à éclairer, nous aurions pu, dans nos calculs, prendre comme intensité d'une machine le maximum qu'elle peut produire
1. Mémoire sur rintensité et la portée des phares y 1878, page 210.
>54 'Ê"cLAIrIgE &. L'ÉLECTRICITÉ dans la direction la plus favorable. Mais nous avons préféré 'aire des expériences directes, pour déterminer la moyenne des intensités lumineuses.envoyées dans toutes les directions, aussi bien au-dessus qu'au-dessous du foyer. De cette façon nous présenterons des mesures réelles pouvant servir debase a un calcul pratique, et non des évaluations spéciales à une ''eule direction.
Le tableau K i ci-après résume les résultats obtenus dans cette première série d'expériences.
1" T.iui.u. - INTENSITÉS LUMINEUSES DANS DIVERSES DIRECTIONS.
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En prenant la moyenne des intensités mesurées dans 24 directions, 1 2 à droite ef 1 2 à gaucbe, nous avons trouvé i58 becs. Ce qui prouve que la lumière mesurée horizonalement est très approximativement la moitié de celle envoyée, en moyenne, dans toutes les directions.
Dès lors, lorsqu'on voudra connaître l'intensité lumineuse 'un appareil électrique à courants continus, il suffira de prendre une mesure photomélrique, m plaçant la lampe [Marcel, le régulateur et le photomètre dans un même plan lorizontal, et de multiplier par 2 l'intensité observée. Le ésullat obtenu sera la véritable moyenne dos intensités.
Parmi les causes qui peuvent influer sur le travail noteur absorbé par une machine à lumière, nous examineons successivement celles relatives à la vilesse de la machine,
à la durée du fonctionnement, à l'écart des pointes de crayons et aux dimensions des câbles conducteurs.
Toutes les expériences, dont nous allons rendre compte, ont été faites avec le plus grand soin dans le laboratoire de M. Gramme qui a bien voulu nous aider de ses conseils et contrôler les résultats photométriques et dynamométriques.
Le générateur d'électricité était du type normal ; il possédait quelques perfectionnements dans les détails récemment étudiés par l'inventeur, et il sortait des ateliers de MM. Mignon et Rouart.
Le régulateur était du système Serrin, fabrication de M. Breguet.
Les crayons avaient un diamètre de 13 millimètres. Ils avaient été obtenus par le procédé Gauduin.
Le moteur était une machine à gaz horizontale, système OttO;, d'une force maximum de 5 chevaux. Un régulateur à gaz Giroud corrigeait les variations de pression qui auraient sans lui influencé la marche du moteur.
La machine Gramme était actionnée directement par le moteur, de sorte que nous n'avons pas eu à tenir compte du travail, souvent irrégulier, absorbé par une transmission intermédiaire.
La conductibiHté des câbles était de 0,95, celle de l'argent étant 1.
La vitesse du moteur était de 160 tours à la minute. Le nombre des explosions du gaz variait, suivant la force employée, de 40 à 80 par minute.
L'évaluation du travail mécanique pouvait se faire à chaque instant, très approximativement, en comptant les explosions ; mais pour éviter toutes causes d'erreur, nous mettions un frein de Prony sur le volant du moteur, après chaque constatation dans les intensités lumineuses. De cette façon, nous sommes certain de l'exactitude des résultats relatifs à la force motrice.
SS6 ÉCLilRAGE \ L'ÉLECTRICITé
L'évaluation des inlensités lumineuses a été obtenue à l'aide d'un photomètre Foucault. Trois personnes examinaient successivement le photomètre et réglaient l'écartement de la lampe à huile; et nous enregistrions, non U moyenne des observations, mais seulement celle qui était |J moins favorable à la lumière électrique,
(/examen des tableaux qui vont suivre montrera pourquoi certains industriels trouvaient que leurs machines Gramme ne consommaient que deux chevaux et demi de force, alors que d'autres industriels constataient que cette force dépassait 4 chevaux.
La vitesse de la machine intluence naturellement son rendement ; il y aurait donc intérêt à augmenter considérablement cette vitesse lorsqu'on veut beaucoup de lumière, mais on est retenu d'autre part par la grandeur de l'arc voltaïque qui croît également avec la vitesse et qui ne peut pas dépasser, en pratique, une dimension déterminée. Lorsque l'arc dépasse 5 millimètres avec des charbons deO'",Oi3, les crayons se taillent trop en pointes, le positif n'a plus qu'une très petite coupole, et la lumière devient variable chaque instant.
Si l'on diminuait l'arc, en serrant le ressort régulatei résistance deviendrait trop grande, et la machine chauffenuT outre mesure.
En général, pour être dans de bonnes conditions de marche, il faut chercher à quelle distance entre les pointes, le régulateur s'éteint, et fonctionner avec un écart égal à la moitié de cette distance.
Comme on le voit par le tableau n" 2, la lumière qu'on obtient à i ,000 tours est 4 fois plus considérable que celle obtenue à 700 tours et 2 fois environ celle obtenue à 800 tours ; la force consommée pour 1 00 becs est de 57 kgm à 700 tours, et de 20 kgm. à 1 ,000 tours.
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V TuLUU. — INFLUENCE DE LA VITESSE DE LA MACHINE
