COURANT CONTINU EN COURANT CONTINU

Les transformateurs de courant continu recevant de la puissance électrique à haute tension et faible intensité et la restituant — au rendement près — à basse tension et grande intensité, ont reçu un certain nombre d’applications de 1886 à 1891. L’invention de courants alternatifs polyphasés qui permettent d'effectuer la transformation d'une façon plus simple, plus économique et plus sûre, ont arrêté le développement de ces appareils dont aucun type ne figurait à l’Exposition de 1900.

Le seul exemple de ce genre de transformation que l’on puisse signaler est le Système de distribution en série de M. Thury, exposé par la Compagnie l'Industrie électrique , de Genève, dans lequel un courant continu à intensité constante et de haute tension est transformé, par des moteurs-générateurs, en courant continu à basse tension et à potentiel constant. Nous en parlerons en détail dans le fascicule consacré à la distribution de l’énergie électrique.

Mais, si l’emploi des transformateurs de ce groupe est limité lorsqu'il s'agit de transformer toute la puissance produite dans une installation, il est,' au contraire, assez répandu, lorsqu’il s’agit de n’effectuer que la transformation d 'une partie de cette puissance. Suivant les applications, les appareils, sont des survolteurs , des dévolteurs , des régulatrices ou des compensatrices.

TRANSFORMATEURS INSTANTANES OU IMMÉDIATS

Survolteurs à courant continu. — Un survolteur est, en principe, une dynamo auxiliaire, destinée à augmenter ou à diminuer la tension d'un réseau électrique.

L’appareil exposé par la Société alsacienne de Constructions mécaniques a pour but de mettre automatiquement en charge ou en décharge la batterie d'accumulateurs d'un réseau de tramways. Lorsqu’une batterie d’accumulateurs est installée en quantité avec les génératrices d’un réseau de tramways, elle ne se charge que lorsque la tension des génératrices augmente considérablement, et ne se décharge sur le réseau, pour venir en aide aux génératrices, que lorsque la tension de ces dernières s’abaisse d’une façon très sensible. 11 en résulte des écarts de tension considérables à chaque variation de débit sur la ligne. Le survolteur automatique est destiné à éviter cet inconvénient en réglant la charge et la décharge de la batterie suivant l'intensité du courant de la ligne.

Fig. 1. — Survolteur-dévolteur de la Société alsacienne de Constructions mécaniques.

11 se compose (fig. i) d’un moteur à 550 volts, alimenté par le réseau, et d'un générateur capable de survolter de 150 volts un courant de 150 à 200 ampères. La génératrice est munie de deux enroulements inducteurs : l'enroulement en dérivation est branché aux bornes de la batterie ; l'enroulement en série, enroulé en sens inverse du premier, est parcouru par le courant de la ligne.

Lorsque le débit de la ligne est nul, la génératrice, sous l'influence de l’excitation en dérivation, produit la tension nécessaire à la charge de la batterie, qui se trouve ainsi sous une tension de 550 -)- 150 = 700 volts.

Lorsque, au contraire, il y a appel de courant sur la ligne, ce courant, en traversant l'enroulement en série, produit un champ démagnétisant qui diminue la tension E fournie par la génératrice. Pour une certaine valeur du courant de la ligne, la tension E s’annule, et la batterie se trouve ainsi mise en parallèle avec les génératrices de la station, à la tension normale de 550 volts, prête à se décharger sur la ligne, si le débit vient encore à augmenter.

Comme, d’une part, la charge de la batterie se fait d’elle-même lorsque le débit sur le réseau est nul, et que, d’autre part, cette batterie ne vient en aide aux génératrices de la station que lorsque l’sppel dî courant dépasse une certaine limite, les variations brusques du courant

sont évitées aux génératrices, et ces machines peuvent fonctionner d'une façon continue aune charge voisine de la pleine charge.

Le survolteur ainsi combiné permet donc d'améliorer les conditions de fonctionnement des génératrices de la station au point de vue delà consommation de combustible.

Survolteurs et dévolteurs. — Dans certaines installations, on n’a quelquefois à modifier que la tension du courant primaire. S’il s’agit de courants triphasés, cette opération s'effectue simplement à l'aide de transformateurs triphasés décrits plus loin.

S’il s’agit de courant continu, on se sert de dynamos accouplées directement ou par courroie, et fonctionnant l’une comme moteur, l’autre comme génératrice. Le moteur reçoit le courant primaire qu’il s’agit de transformer, et actionne la génératrice qui débite le courant secondaire.

On donne à ces appareils le nom de survolteurs ou de dévolteurs, suivant que la tension du courant à obtenir est supérieure ou inférieure à celle du courant qu'il s’agit de transformer.

Le plus souvent, les deux machines, réceptrice et génératrice, ont leurs induits calés sur le même arbre, e( leurs socles fixés sur un bâti commun. Ce dispositif [fig. 1) a l’avantage de réduire au minimum les dimensions d’encombrement de l’appareil, grâce à la suppression des paliers intermédiaires.

Ces appareils sont employés principalement dans les grandes installations d’éclairage comportant des batteries d’accumulateurs et un système de distribution à trois ou à cinq fils; les survolteurs peuvent être branchés tantôt sur la batterie, pour en faciliter la charge, tantôt sur un pont du réseau de distribution pour élever la tension du courant, qui tenait à s’abaisser par suite d’une surcharge momentanée de ce pont.

Régulatrices OU compensatrices. — Dans les distributions par courant continu et à potentiel constant, à trois fils (deux fois HO volts), ou à cinq fils (quatre fois 110 volts), les dynamos produisent directement la tension totale de 220 ou de 440 volts (plus les pertes en ligne), et il faut disposer d’un moyen permettant de fractionner cette différence de potentiel totale en parties égales, de la répartir Sur plusieurs ponts sur lesquels se brancheront les appareils d’utilisation à 110 volts. U faut que la mise en service à volonté de tous ces appareils, en nombre et en puissance variable à chaque instant sur chaque pont, ne modifie pas sensiblement la différence de potentiel fournie.

Pour obtenir ce résultat, on emploie le dispositif indiqué, dès 1888, par M. le professeur Etihu Thomson. Ce dispositif, que nous allons supposer appliqué à une distribution à trois fils (deux ponts de 110 volts), est constitué par deux dynamos shunt, dont les induits sont montés en tension entre eux, en dérivation sur les 220 volts el reliés mécaniquement. Les deux ponts sont constitués par les fils extrêmes et un troisième fil branché sur la connexion des deux balais. Les induits tournent à une certaine vitesse angulaire fonction de l’excitation, et, par raison de symétrie, le potentiel du fil intermédiaire est tel qu'il divise exactement en deux parties égales la tension entre les fils extrêmes. Il ne passe dans les induits que le faible courant nécessité par la marche à vide des deux dynamos. 11 en est de même tant que les appareils d’utilisation sur les deux ponts absorbent des puissances égales. Mais l’un des ponts vient à être plus chargé que l’autre, la différence de potentiel sur l’un des ponts diminue légèrement, tandis qu’elle augmente d'autant sur l’autre pont. A ce moment, la dynamo du pont le moins chargé reçoit du courant et fonctionne en moteur, puisque sa force électromotrice est plus petite que la différence de potentiel qui lui est appliquée. La dynamo du pont le plus chargé fournil du courant et fonctionne en génératrice, puisque sa force électromotrice est plus grande que la différence de potentiel entre ses bornes. Cette action réciproque compense l’action perturbatrice et la réduit à une valeur pratiquement négligeable, surtout si les induits ont une très faible résistance intérieure. En dernière analyse, le compensateur rétablit l’égalité de

T H A N S V 0 H M A T EU' R S I N S T A N T A N K S OU 1 M M É D I A T S

puissance dépensée sur les deux ponts à chaque instant, en puisant cette puissance sur le pont le moins chargé et en le versant sur le pont le plus chargé.

C’est, à la fois, un répartiteur de puissance, et — qu’on nous permette celte expression — un coupeur de volts en parties égales. Ce que nous avons dit pour les trois fils s’applique également aux cinq fils, et l’Exposition en offrait un exemple. La classe 23 avait besoin de courant à 110 volts obtenu en coupant en quatre, à l’aide d’une régulatrice constituée par quatre dynamos Gramme de 100 volts chacune, les 440 volts fournis par la distribution à courant continu des services électriques généraux.

Transformateurs de MM. Legros et Meynier. — Pour pouvoir recharger économiquement les accumulateurs d’allumage des moteurs d automobile sur les vitesses a 110 volts, MM. Legros et Meynier ont combiné un petit moteur-générateur {fi g. 2), qui a pour particularité de donner du courant redressé a basse tension sur le secondaire.

I-'io. ■>. — Transformateur Legros et Meynier pour la charge des accumulateurs de voitures à allumage électrique-

11 est constitué par un moteur à deux enroulements, l’un recevant le courant à 110 volts (enroulement moteur), l’autre fournissant le courant à basse tension, nécessaire à la recharge d’une batterie de 3, 4, 5 éléments. L’enroulement primaire (à 110 volts) est un tambour ordinaire, mais le secondaire ne comporte qu’une bobine et en fait, de ce côté, une génératrice à courant redressé semblable à l’induit Siemens, car elle possède un commutateur à deux coquilles sur lequel frottent deux balais.

11 paraît illusoire a priori d essayer de charger des accumulateurs avec un courant aussi variable qu’un courant redressé ; mais la pratique montre qu’on y arrive parfaitement et ce dans de très bonnes conditions de rendement.

Le transformateur, tel qu’il se construit couramment pour les batteries de 3, 4, 5 éléments, est extrêmement réduit comme poids et comme dimensions; il ne pèse tout monté que 9,62 kg; ses inducteurs sont en acier doux coulé ; ils sont excités en shunt. Relié à une canalisation à 110 volts, l’appareil absorbe 0,64 ampère au total, dont 0,31 ampère dans 1 excitation ; il tourne à une vitesse angulaire de 2 200 tours par minute.

L’enroulement secondaire, constitué par une bobine à gros fil logée dans deux encoches de l’induit diamétralement opposées, est reliée aux deux coquilles d’un commutateur-redresseur.

Le rendement atteint 50 pour 100 en chargeant des accumulateurs au nombre de 4 ou 5 en tension, pour une puissance de 80 à 100 watts.