CHAPITRE XI
DISTRIBUTION DE l'kNERGIE
Modes de distribution.
Après avoir étudié au point de vue spécial de leur utilisation et de leur entretien les appareils producteurs d'énergie électrique, il semblerait que la description du tableau de distribution dut en faire la suite.
Le tableau se trouve en effet directement intercalé entre le générateur et la canalisation, mais il est formé par la réunion d'un certain nombre d'appareils de mesure, de contrôle dont la description et le mode d'emploi ne seront décrits qu'au tome II de cet ouvrage; d'autre part, l'étude des modes de distribution ne nécessite pas la connaissance préalable des éléments d'un tableau de distribution, et nous supposerons que les câbles partent de ses bornes. Deux systèmes principaux sont employés : la distribution en série et celui en dérivation applicables que le courant soit continu ou alternatif. Mais pour plus de clarté nous traiterons séparément le courant continu et le courant alternatif d'autant plus que ce dernier n'est guère utilisé qu'avec l'adjonction de transformateurs.
Suivant que la dynamo génératrice produit ou non un courant directement utilisable par les lampes on aura deux modes distincts de distribution, Tune directe et Tautre indirecte.
Dans le premier cas, la dynamo marche directement sur les lampes, et dans le second elle actionne soit des accumulateurs, soit des transformateurs de courant continu.
Nous traiterons d'abord de la distribution directe.
Distribution en série. — C'est le mode le plus simple à concevoir ; les lampes sont embrochées sur un conduc-
l'ig. 118. — Dislribulion en série.
teur qui part d'un pôle du tableau pour revenir à l'autre, la borne + dePune communiquant à la borne — de l'autre.
D'après les principes de la loi de Ohm la différence de potentiel aux bornes de la dynamo doit être égale à la somme des chutes de potentiel le long de la ligne.
Dans le cas de la figure ci-dessus, avec des lampes à arc semblables entre elles, exigeant une différence de potentiel à leurs bornes égales à e, et un conducteur de résistance total R, on aurait :
Ë. et I représentant respectivement la différence de potentiel aux bornes de la dynamo et Tintensité du courant.
Exemple numérique. — Calculer la différence de potentiel nécessaire aux bornes de la dynamo pour alimenter six lampes à arc de 4 ampères et 55 volts montées en série sur un conducteur de résistance totale égale à 2 ohms ?
On aurait :
j^ = 6x 55 4-2x4 JS; = 330 H- 8 = 338 volts.
Dans une distribution en série, l'intensité du courant est constante, quel que soit le nombre de récepteurs en service ; par contre la différence de potentiel aux bornes de la dynamo, et par suite la force électromotrice, doit varier en même temps que Ton ajoute ou retire des récepteurs du circuit, de telle sorte que Ton ait toujours :
A' = ne -f- RL
Les distributions en série seront donc alimentées, dans le cas des courants continus, par des dynamos série et dans le cas des courants alternatifs, par des alternateurs à intensité constante, par ceux dont l'induit jouit d'un coefficient de self induction élevé.
La naule tension sous laquelle sont produits les courants alternatifs rend leur emploi dangereux dans une distribution ordinaire, et l'on a généralement recours à une distribution en série par transformateurs.
Les lampes peuvent alors être impunément maniées, mais les frais de premier établissement de la ligne sont plus que doublés.
Avantages et inconvénients de la distribution en série. — Ce mode est le plus économique au point de vue des frais de premier établissement. La ligne, en effet, est faite d'un conducteur de faible diamètre puisque Tintensité du courant n'est jamais que celle qui correspond à une seule lampe.
Par contre, le courant a une tension quelquefois de plusieurs milliers de volts, et les dérivations au sol, sans parler des accidents de personnes, sont à craindre.
D'autre part, la mise hors circuit d'une lampe par extinction volontaire, accident ou autre cause, coupe le circuit et provoque l'extinction de toutes les autres. Pour éviter un accident de cette nature, on doit munir les lampes d'un veilleur en tension, sorte de commutateur, ouvert quand la lampe brûle, et qui se ferme automatiquement lorsque la lampe s'éteint en marche. Le veilleur est en dérivation sur les bornes de la lampe.
Pour être montées en série, les lampes doivent pouvoir fonctionner toutes avec la même intensité de courant.
Ce mode de distribution s'applique à l'éclairage des grands espaces, voies publiques, places, etc., par lampes à arc différentielles ou en dérivation. On l'utilise aussi à
9JL
réclairage des halls, en montant les lampes à arc en série par deux ou plus.
Distribution en dérivation. — Les lampes sont alimentées chacune par des conducteurs spéciaux branchés
soit sur les câbles principaux, soit sur des conducteurs reliés eux-mêmes ^^ àlaligne(fig.ll9 et 120).
La dynamo doit fournir un courant dont l'in-^
Fig. 119. --Distribution par câbles tensité est égale à la
cylindriques parallèles. o
somme des intensités consommées à chaque instant ; sa force électro motrice reste constante.
Les lampes devront être construites ou réglées pour
Fig. 120. — Cas général de la distribution en dérivation.
fonctionner sous une différence de potentiel à leurs bornes qui sera constante et déterminée ; mais elles pourront différer entre elles par la valeur de l'intensité de leur courant normal d'alimentation.
On aura :
i représentant l'intensité du courant exigé par une lampe allumée.
A Texamen de la figure 122 on se rend compte que la différence de potentiel aux bornes des deux lampes extrêmes n'est pas identique, ces deux lampes étant à des distances différentes de la dynamo ; il se produit en effet une perte de charge, dont la valeur est donnée pour chaque lampe par un produit de la forme i?/de l'intensité qui circule dans les câbles principaux de la dérivation par la résistance respective de ces deux circuits.
Pratiquement la différence de potentiel aux bornes des lampes varie donc de Tune à l'autre, et décroît au fur et à mesure que Ton s'éloigne de la dynamo : en outre, la différence de potentiel aux bornes de chaque lampe varie d'un instant à l'autre avec la consommation, comme le montre le calcul suivant.
Désignons par :
le rang, à partir de la dynamo des p dérivations sur les câbles principaux
R la résistance d'un des conducteurs principaux entre les dérivations (n — 1) et n
If la résistance du second conducteur principal entre les deux mêmes dérivations.
/ l'intensité du courant qui circule sur chacun des conducteurs principaux entre les dérivations (n — 1) et n. Cette intensité est égale à la somme des intensités nécessaires à Talimentation des p — n branchements awdelà de la dérivation w.
V. Vj — V. \\ les potentiels en n sur les deux conducteurs principaux,
D*après la loi de Ohm on aura :
V— Fi = i2i
Vi' —Vi = JRfi
d'où :
Le montage en dérivation autorise Textinction ou Tallumage de lampes quelconques sans amener Textinction des autres, et comme conséquence du calcul ci-dessus, pour que l'éclat des lampes en service ne soit pas altéré par l'allumage ou Textinclion d'autres lampes, Texpérience Ta prouvé, il ne faut pas qu'il résulte de ces manœuvres une variation de la différence de potentiel aux bornes des lampes en service supérieure à 1,5
à2Vo.
Calcul de la perte de charge sur les conducteurs principaux. — Il est utile de calculer, dans l'établissement d'un projet la perte de charge le long des conducteurs principaux. On emploiera la formule ci-dessous (fig. 121) où l'on représentera par :
R Rj Rp la résistance totale des deux parties des conducteurs principaux comprises respectivement entre les
///.vy j, bornes de la dynamo et chacune des dérivations que nous désignerons comme plus haut ^ par leur numéro
{^-V ji
Fig. 121. — Distribution par câbles cylin- d'ordre à 1,2 0
driques parallèles. , ..in . .
apartirdel origine;
i. il ip l'intensité du courant qui circule dans
chacune des r lérivations.
La perte de charge est égale à :
Le potentiel sur chaque conducteur s'abaisse d'autant plus que Ton s'éloigne de la source et en même temps que lui la différence de potentiel entre deux points situés chacun sur un conducteur, à égale distance de la source.
11 en résulte que sur une canalisation un peu étendue on ne pourra employer des lampes identiques, car si les premières sont dans les conditions voulues pour leur marche normale, les plus éloignées de la source ne le seront pas et réciproquement.
La chute de potentiel aux bornes des lampes augmente au fur et à mesure que l'on s'éloigne de la dynamo, et Ton a cherché à la réduire en donnant à la canalisation principale une disposition particulière.
Différentes solutions ont été proposées que nous allons examiner.
Distribution antiparallèle ou en Boucle, — Ce mode de distribution a pour objet de donner aux lampes une égale distance électrique à partir de la dynamo.
L'examen des figures ci-dessous montre cette disposition; les lampes sont montées entre le retour de la boucle et l'autre til, et Ton se rend compte aisément que le trajet suivi par le courant est le même pour chacune des lampes.
La constance de la valeur du potentiel sur tout le circuit n'est cependant pas absolue.
Ce mode de distribution
Fig. 122. — Distribution antipaparallèle.
h KGLAIRAOE KLECTRIQUR
entraine une dépense de fil élevée par le bouclage d'un des conducteurs principaux.
La perte de charge est moitié de ce qu'elle aurait été
Fig. 123. — Distribution en boucle.
toutes conditions égales dans une distribution par câbles parallèles.
On peut sans grande erreur calculer la section des cables principaux comme si toutes les lampes étaient placées à l'extrémité du circuit opposée à la dynamo.
Distribution en Ceinture. ««^ Cette disposition des conducteurs principaux a l'avantage de mettre toutes les lampes à la même distance des bornes du circuit principal, et dq réduire la variation de la différence de potentiel le long du circuit.
Le courant ne suit qu'une moitié du circuit principal, et l'on calculera la section de ce dernier en suppo-
oc
EZÎ
Fig. 124. — Distribution en ceinture.
sant que toutes les lampes sont placées à une distance de la dynamo égale à la moitié du circuit total.
La variation de la différence de potentiel entre les lampes les plus éloignées Tune de l'autre, est moitié de ce qu'elle aurait été, toutes aulres conditions égales, si la canalisation avait été faite de deux conducteurs cylindriques.
Combinaison des montages en boucle et en ceinti^re, — Cette disposition jouit des avantages de Tun et de l'autre des systèmes de montage combiné', et de leur défaut commun de nécessiter Temploi d'une grande longueur de Pil et des frais de montage proportionnels,
La section des conducteurs principaux s'évaluera en prenant comme longueur de leur circuit, la longueur des conducteurs bouclés augmentée de la demi-longueur de la ceinture.
Distribution par câbles coniques parallèles, -^ Dans une distribution étendue on peut avec avantage employer des câbles coniques dont la section décroit en raison de la diminution de l'intensité du courant à conduire. On réalise ainsi une économie de cuivre. La variation de la différence de potentiel le long du circuit est double de ce qu'elle aurait été avec des cables cylindriques pa- . ff{ rallèles.
Distribution par câbles
coniques antiparallèles. ^ Fig. 126. - Distribution par càfoles Les câbles coniques sont coniques antiparallèles.
reliés à la dynamo l'un par sa base et l'autre par son
Fig. 125. -- Distribation par câbles coniques parallèles.
l'éclaira(ib électrique
sommet. La variation de la différence de potentiel est nulle sur toute la longueur.
Distribution en boucle par câbles équilibrés. — On réalise cette disposition en reliant Tune des bornes du tableau à la base d'un câble conique et Tautre borne à un câble cylindrique dont la boucle sera formée d un câble conique identique au premier.
La section du câble cylindrique doit être égale à celle de la base du câble conique. La somme des sections des deux câbles coniques par un plan perpendiculaire à leur direction est constante.
L'emploi de deux conducteurs principaux coniques donne lieu à une variation uniforme de la différence de potentiel sur la ligne, double de ce qu'elle eut été avec des conducteurs cylindriques : par contre, le poids de cuivre est réduit comparativement de deux tiers.
Le tableau suivant résume les conditions de fonctionnement des quatre modes principaux de distribution en dérivation :
Distribution par câbles
Ecart
maximum de
la différence
de potentiel
Poids de cuifre
Énergie dissipée dans
la canalisation
Coniques anti-parallèles . . . .
Cylindriques (boucle)
Cylindriques parallèles . . . .
Coniques parallèles
Distributions mixtes. — Il arrive assez fréquemment que Ton ne peut monter toutes ces lampes individuellement en dérivation, et que l'on est amené à les répartir
DISTRIBUTION DIRECTE PAR GOURANT CONTINU 30i
par groupes dans chacun desquels ces récepteurs sont montés en série.
La fig. 127 montre cette disposition.
Fig. 127. — Distribalion mixte.
Les lampes à arc L doivent être montées sur des circuits distincts de ceux des lampes à incandescence I ; leur marche est toujours accompagnée de soubresauts plus ou moins fréquents qui altéreraient le filameot des lampes à incandescence et feraient osciller leur éclat (fig. 129).
Fig. 123. — Distribution mixte.
Fig. 129. — Distribution en dérivation par lampes à arc et lampes
à incandescence.
Les lampes étant supposées identiques entre elles, si
h EGLAIRAOH ELKCTaïQUE
les groupes contiennent chacun n lampes exigeant chacune à leurs bornes une différence de potentiel de e volts, la dynamo devra produire un courant égal à celui de p lampes, s'il y a /? groupes et donnant aux bornes de chaque groupe une tension den e volts. Au point de vue des dépenses en cuivre cette disposi-
lion est plus avantageuse que la distribution en dérivation in-
dividuelle, mais elle a
le défaut de rendre solidaires toutes les lam-
Fiç. 130.
pes d'une série pour le cas où un accident arriverait à Tune d'elles.
Les groupes en série peuvent comprendre des nombres différents de lampes, mais alors il faut intercaler sur ceux qui en contiennent le moins, des rhéostats R fig. 132 dont la résistance équivaut à celle des lampes en moins* Sans cette précaution il passerait dans les récepteurs un courant trop intense qui pourrait les détruire.
Quelquefois on monte les lampes à incandescence en dérivation sur le circuit des arcs, comme l'indique la fig. 131 , ou l'on monte arcs et lampes à incandescence en dérivation sur deux conducteurs principaux. Dans ce cas il faut établir à l'aide de résistances additionnelles R une jj,. ,g. chute de potentiel con-
venable entre les extrémités de chaque dérivation.
Le montage en dérivation des lampes à incandescence
DISTRIBUTION DIRECTB PAR GOURANT CONTINU 303
et des arcB sur un même circuit principal, n'est pas à recommander, car quelques précautions que l'on prenne le réglage des arcs fait varier l'éclat des lampes à incandescence.
On devra donc, chaque fois qu'on le pourra, établir deux circuits distincts l'un pour les arcs et l'autre pour Ie9 lampes à incandescence : au besoin on mettra on série sur le circuit des area un rhéostat pour amener aux bornes de ceux-ci un courant sous la tension voulue.
Distribution à trois fils, — Il y a lieu, au point de vue de la description du mode de montage, de distinguer deux cas :
La distribution est faite sans feeders,
— — .^ avec feeders.
l®r Cas. — Deux dynamos sont couplées en série, et leur force électromotrice est telle que la différence de
Fig. 132. ^ Diatribution à troia ftU.
potentiel entre les deux balais libres est double de celle qu'exige le service des lampes.
De chacun des balais libres part un des conducteurs principaux et de leur pôle commun le troisième conducteur dit fil cTéquilibre ou de compensation.
Les lampes sont réparties sur chacune des deux parts de telle sorte qu'il y ait autant que possible égalité de
:j04 L ECLAIRAGE ELECTRIQUE
consommation à droite et à gauche da fil d'équilibre* Quand cette condition est réalisée, le fil d'équilibre n'est parcouru par aucun courant.
Si les consommations sont différentes de part et d'autre du fil d'équilibre, ce dernier est le siège d'un courant dont l'intensité est égale à la différence des courants utilisés sur chaque pont ; et, dans le cas le plus défavorable, celui où toutes les lampes d'un pont brûlent tandis que celles de l'autre pont sont toutes éteintes, le fil d'équilibre n'est traversé que par la moitié du courant total que l'usine doit fournir.
Si cette dernière éventualité est à prévoir, le fil d'équilibre devra présenter une section moitié moindre que de celle de l'un des câbles principaux, mais c'est l'exception, et généralement les lampes sont groupées de telle sorte qu'il puisse n'avoir qu'une section du
quart.
Dans le premier cas, le poids de cuivre à employer sera les trois quarts de celui qu'exigerait le système équivalent à deux fils, et dans le deuxième il n'en sera plus que les cinq huitièmes.
La perte de charge le long d'un des conducteurs principaux se calcule comme s'il s'agissait d'une distribution à deux fils : si toutes les lampes sont allumées, sur chaque pont, elle sera la moitié de ce qu'elle eût été dans une distribution à deux fils, avec la même densité de courant : elle deviendra la même quand toutes les lampes d'un pont sont allumées et que celles de l'autre pont seront éteintes.
Les lampes sont, d'une façon générale,réparties sur chacun des ponts, mais elles peuvent aussi être branchées, s'il y a lieu, entre les deux conducteurs principaux.
DISTRIBUTION DIRECTE PAR GOURANT CONTINU 30o
Distribution à trots fils en boucle. — Pour réduire la perte de charge le long des conducteurs principaux, on peut employer le montage en boucle ; les lampes sont alors branchées sur chaque pont entre le câble principal et le retour de boucle du fil d'équilibre.
Distribution à trois fils par câbles équilibrés. — On peut aussi pour réaliser le même but employer des câbles coniques, orientés dans un sens pour les conducteurs principaux, et en sens opposé pour le fil d'équilibre (voir Tome III, Secteur Edison).
Distribution à cinq fils. — De même dans le cas du trois fils on peut se servir ou non de feeders.
Considérons le premier cas, celui d'une distribution sans feeders.
Quatre dynamos semblables entre elles, donnant chacune à ses bornes la différence de potentiel la plus basse
Fig. 133. — Distribution à ciuq fils.
à utiliser sur le réseau sont couplées en série ; de chacun des cinq pôles part un câble.
On a donc un réseau de cinq conducteurs.
Entre deux conducteurs voisins la différence de poten-
'iT^'"
fJL
tiel sera celle donnée par une dynamo, soit Ë volts ; entre les conducteurs 1 et 3 elle sera de 2 E volts : entre les conducteurs i et 4 de 3 E volts, et de 4 E voHs entre les conducteurs extrêmes.
Pour réduire à son minimum là perte de charge, on répartit les lampes sur chaque pont de façon que la consommation en ampères soit autant que possible la même sur chacun d'eux.
Le système à cinq fils permet de réduire les dépenses de cuivre dans une plus grande mesure que celui à trois fils.
En efTet deux distributions équivalentes faites Tune à trois et Tautre à cinq fils nécessiteront un poids de
cuivre qui sera pour la première les j- et pour la seconde
les jTc du poids de cuivre qu'aurait utilisé la même distribution faite à deux fils.
Distribution par feeders. — Cette solution permet de donner aux bornes des lampes une différence de poten-
Fig. 134. — Distribution fermée à deux fils par feeders.
tiel à peu près constante sur tout le réseau et constitue
un mode de distribution plus économique que celui en boucle ou en ceinture.
Elle s'applique très avantageusement à la distribution de Ténergie électrique dans les villes.
Son principe est le suivant : Les lampes des abonnés sont réparties sur un ou plusieurs circuits distincts, ouverts mais plutôt fermés sur eux-mêmes (Gg. 134 et 135) ; chacun de ces circuits est alimenté sur un ou plusieurs points par des câbles dits feeders^ sur lesquels
Fig. 135, — Distribution ouverte à deux fils par feeders.
aucune dérivation n'est prise et qui sont directement branchés sur les bornes du tableau.
Les feeders sont établis de telle sorte que la perte de charge soit la même à l'extrémité de chacun d'eux.
Par suite, tous les circuits des lampes, quelle que soit leur distance à la station, sont alimentés sous différence de potentiel constante, et la multiplication du nombre de feeders reliés à chacun d'eux assure le même poten-
tiel à chacun des conducteurs + et — sur lesquels les lampes sont montées.
Les points de jonction des feeders aux circuits des lampes s'appellent centres d alimentation ou de distribution.
Bien que les sections des feeders aient été calculées de façon que la perte de charge à l'extrémité de chacun d'eux, soit la même, la différence de potentiel varie à chaque centre d'alimentation avec le nombre de lampes allumées ; pour compenser ces variations de perte de charge on introduit ou on retire du circuit de chaque feeder une résistance additionnelle empruntée à un rhéostat. Un voltmètre placé à l'usine et dont les bornes sont reliées par deux fils pilotes au centre d'alimentation permet de suivre et de compenser exactement les variations des pertes de charge.
Distribution à deux fils par feeders. — Les circuits des lampes sont à deux fîls ; les feeders -h sont reliés à l'un et les feeders — à l'autre de ces fîls (fig.136 et 137).
La répartition des feeders sur le trajet du circuit des lampes dépend de la distribution de ces dernières, et elle est faite en sorte que le potentiel de chacun des fîls de ce circuit conserve une valeur constante sur toute sa longueur.
Quand, aux heures de faible consommation, la tension aux centres d'alimentation est supérieure à sa valeur normale, on règle les dynamos de telle sorte que Ton puisse retirer toutes les résistances du rhéostat sur le feeder dont le centre d'alimentation est à la tension la plus basse. On équilibre ensuite les autres feeders au moyen de leurs rhéostats.
— Les figures suivantes ci-dessus des variantes du
système de distribution à deux fils parfeeders. La section des conducteurs eu chaque point sera proporLionnelle à l'intensité du courant qui passe.
Distribution à trois fils par feeàers. — Comme dans le cas d'une distribution à deux fil^, ou répartit les lampes sur un circuit particulier, fermé ou ouvert, mais sur chacun des deux ponts du trois Bis.
Ces circuits locaux sont alimentés par des feeders en nombre convenable, mais le fil d'équilibre au lieu de revenir à l'usine est relié à un Egalisateur de tension placé au centre d'alimentation, extrémité du feeder.
Fig. 136. — Diatribution à trois lils par feeders avec égaliaateur.
L'Égalisateur est formé de deux induits identiques montés sur le même arbre et tournant dans un même champ formé par des inducteurs ordinaires. Un balai de chaque induit est relié au fil d'équilibre, et les deux autres, chacun à L'un des câbles principaux. Les inducteurs sont également alimentés par ces derniers.
Quand la différence de potentiel est la même de part et d'autre du fil d'équilibre, TÉgalisateur travaille comme moteur sans charge et développe dans chacun des induits une force contre électro motrice, qui fait équilibre à celle qui existe entre le fil d'équilibre et le conducteur principal correspondant.
Si l'on éteint des lampes sur un des ponts, Tindiiit correspondant reçoit un courant plus. intense et marche comme moteur, tandis que l'autre induit fonctionnant comme générateur relève le potentiel sur son circuit et rétablit l'égalité de tension sur les deux ponts»
Distribution à cinq fils par feeders. — Très pratique pour la distribution de l'énergie dans un grand rayon autour de l'usine, comme c'est le cas pour l'éclairage des grandes villes, sa disposition générale rappelle celle de la distribution à trois fils par feeders.
Une seule dynamo alimente les feeders.
Les feeders partent de l'usine et viennent alimenter des circuits locaux à 5 fils : les lampes sont réparties uniformément sur les 4 ponts.
La variation de la consommation sur les ponts entraînant une inégalité dans la perte de charge sur chaque fil on monte à chaque centre de consommation des Egalisateurs de tension.
Chacun d'eux est une dynamo de faible puissance, mais les 4 induits sont manchonnés sur le même arbre et reliés en série entre eux. Les deux balais extrêmes sont branchés aux câbles 1 et 5, et les fils d'équilibre 2, 3, 4 partent chacun d'un des pôles commun des dynamos. Une dérivation sur les conducteurs 1 et 5 alimente les inducteurs.
II. ' — DISTRIBUTION PAR GOURANT CONTINU AVEC ACCUMULATEURS OU TRANSFORMATEURS.
L'adjonction d'accumulateurs ou de transformateurs, ou la combinaison de ces deux éléments permettent de résoudre la question d'une distribution économique par courant continu dans des cas particuliers.
Avec des accumulateurs, on pourra alimenter un réseau que la dynamo génératrice eut été impuissante à desservir seule ; on pourra alimenter un réseau trop éloigné de la station pour que Ton puisse pratiquement canaliser la courant allant directement de la dynamo aux lampes.
Par exemple, une dynamo de 10 chevaux marchant 10 heures par jour sur les accumulateurs pourra desservir pendant 5 heures un réseau absorbant une puissance de 20 chevaux.
Si la dislance de la station au centre de consommation est telle qu'en ne consentant qu'à une perte de charge de 10 Vo> on soit amené à employer des feeders d'un trop gros diamètre, on pourra charger la batterie en tension et la décharger en quantité sur les lampes. La dynamo travaillant à haute tension, la ligne pourra être faite d'un fil de faible diamètre.
L'emploi des accumulateurs permet de différer ou non k transformation du courant, et dans le premier cas les batteries serviront de volant de régulateur de la force électro-motrice.
Les transformateurs au contraire agissent instantanément et sont employés surtout quand la distance aux
h ECLAIRAGE ELECTRIQUE
différents centres dépasse les limites moyennes : ils peuvent, comme on le verra, marcher sur des accumulateurs et différer ainsi la transformation du courant.
Nous allons indiquer les différents modes de montage et de distribution avec accumulateurs et transformateurs.
Distribution par accumulateurs, — Deux cas distincts doivent être considérés : dans le premier, les accumulateurs après avoir été chargés sont branchés sur le circuit des lampes et dans le second, ils travaillent en même temps que la machine.
Premier cas. — Les accumulateurs sont montés en dérivation sur le circuit principal, si Ton considère Tensemble de l'installation, mais on peut aussi dire qu'ils le sont en série puisqu'au moment de la charge ils sont seuls en circuit.
Fig. 137. — Distribution directe par accumulateurs.
Deux interrupteurs a. b. permettent de mettre à volonté les accumulateurs sur le circuit des lampes ou celui de la machine (fig. 137).
On voit en effet qu'en fermant a et en ouvrant b la
batterie est en charge et qu'en ouvrant a et fermant 6, la batterie est au contraire mise sur le circuit d'éclairage.
Deuxième cas. — Les accumulateurs peurent être utilisés simultanément comme réservoirs et comme régulateurs de la distribution.
Supposons qu'une batterie d'accumulateurs préalablement chargés et une dynamo, l'une et l'autre susceptibles d'alimenter séparément le circuit d'éclairage, soient montées comme l'indique la figure.
Le courant de la dynamo se partagera en deux dérivations, l'une qui traversera les accumulateurs et l'autre qui ira aux lampes. Celui de la batterie parcourra le circuit des lampes (fig. 138).
Si la force électromotrice de la dyaamo est coaslante,
fI' 1' I ' I ^
Fig. 138. — Distribution par accumulateurs régulateurs.
le nombre des lampes allumées restant le même, la dynamo et la batterie concourront simultanément à l'alimentation des lampes, et la batterie récupérera à chaque instant l'énergie qu'elle aura distribuée. Mais si,
pour une raison quelconque, la force électromotrice de la dynamo subit des variations, en dessous de sa valeur normale, la fixité d'éclat des lampes ne sera pas altérée, la batterie donnant à ses bornes une différence de potentiel constante et précisément égale à celle que nécessite le bon fonctionnement des récepteurs.
Un conjoncteur disjoncteur automatique s'opposera à ce que la batterie se décharge sur la dynamo.
Cotte application des accumulateurs comme régula-laleurs est très employée.
— Les batteries peuvent aussi jouer le rôle de régulateurs dans le cas
d'une distribution par centres.
Elles sont montées en série (Bg. 139) sur r^ le conducteur de
charge, et les circuits des lampes sont pris, soit sur des points convenables des batteries, soit sur les
de charge de part et d'autre d'une batterie.
Les dynamos de la station marchent bien entendu pendant toute la durée des heures d'éclairage.
La régulation du courant dans chaque centre se fait soit à l'aide d'un rhéostat monté sur le circuit de distribution, soit par la manœuvre d'un réducteur qui
augmente ou réduit le nombre d'éléments en circuit sur les lampes.
Fig. 139. — Distribution avec sous-station cOnducteurs d'accumulateurs.
Si la distribution s'opère sur une grande étendue, on pourra créer des centres de distribution et placer une batterie d'accumulateurs dans chacun d'eux.
Pour parer aux accidents et assurer un service ininterrompu, on est contraint souvent de mettre dans chaque centre deux batteries semblables dont Tune est en charge tandis que l'autre débite sur les lampes.
Si les dispositions locales s'y prêtent, on chargera les batteries en série et Ton réalisera de ce fait une grande économie sur le poids de cuivre du circuit de charge qui travaillera avec une intensité seulement égale à celle requise par une batterie.
La distribution par accumulateurs répartis dans des centres de distribution entraîne des frais de premier établissement considérables et n'est que rarement employée.
Distribution à trois fils par accumulateurs» — Ce
Fig. 140. — Distribution à trois fils par accumulateurs.
système préconisé par M. Monnier a été appliqué à Té clairage de l'opéra de Vienne.
Deux balleries semblables, pouvant chacune donner une différence de potentiel suffisante (fig. 140) au service des lampes, sont montées en série sur la dynamo de charge.
Le circuit d'éclairage comprend deux conducteurs partant chacun d'un des pôles extrêmes du groupe de batteries, et un fil d'équilibre branché sur le pôle commun des batteries.
Les lampes sont réparties sur les deux ponts. Deux réducteurs permettent de modifier simultanément le nombre des éléments en charge et celui en circuit sur les lampes.
Distribution par transformateurs a courant continu. — Ces transformateurs trouvent leur emploi quand la distance de la station au centre de consommation est trop considérable pour que le courant puisse être produit à l'usine sous sa tension d'utilisation.
Ils permettent la réalisation de plusieurs modes de distribution que nous allons examiner successivement. Premier cas, — Un transformateur est placé dans
chaque centre de distribution locale et alimenté par un circuit spécial à haute tension (fig. 141).
Le circuit des lam-
^^^3!^ \ \ \ pes est branché sur
Fig. 141 — Dislribulion en dérivation parles balais de Tinduit transformateur. ^ ^^^^^ ^^^^^^
Deuxième cas, — Chaque centre de consommation possède en outre du transformateur une batterie d'accumulateurs : cette dernière peut être employée soit
Ai.
comme transformateur différé, soit comme transformateur instantané : dans .
ce dernier cas, elle joue le rôle de régulateur (fig. 142).
Troisième cas, — Distribution en série alimentée par transformateurs en série.
— La ffénératrice ali-^^8^*»^^^- — distribution eu dérivation par ^ transformateurs et accumulateurs.
mente tous les transformateurs : les inducteurs et Tinduit à haute tension sont en série sur le circuit de la génératrice : Tin-
Fig. 143. — Distribution en série par transformateurs.
duit à tension réduite alimente les lampes montées en série (fig. 143).
Distribution en dérivation par transformateurs à courant continu. — Cette disposition est applicable à Falimentation d'un réseau dont la charge est variable.
La station génératrice renfermera des dynamos couplées en quantité sur le circuit principal, et les sous-stations des transformateurs excités en dérivation et branchées en quantité sur les câbles principaux.
Rappelons qu'un moteur en dérivation branché sur' un circuit à potentiel constant, reçoit dans ses induc-
3i8 l'éclairage électriquk
leurs un courant constant, que sa puissance est maximum au démarrage et diminue en même temps que la charge, au fur et à mesure que sa vitesse augmente, et qu'il tend à conserver une vitesse constante.
On maintient cette dernière constante aux transformateurs en agissant sur leur champ magnétique avec un rhéostat. La régulation par la variation de la résis^ tance du circuit extérieur total n'est pas pratique.
Un moteur série ne démarrant qu'autant que sa charge ne dépasse pas un certain taux, la mise en marche ne pourra s'opérer sans quelques précautions. On peut coupler Tinduit à haute tension sur une batterie d'accumulateurs, et quand la vitesse a pris à peu près sa valeur normale, intercaler l'induit primaire sur le circuit extérieur : le transformateur est prêt à marcher sur les lampes. La vitesse du transformateur devra varier dans le même sens que la charge, et l'on réalisera cette condition en alimentant par une génératrice en série des transformateurs excités et groupés en série.
