COURANT CONTINU EN COURANTS ALTERNATIFS DISSYMÉTRIQUES

BOBINES l)’lNDUCTION

Ce mode de transformation spécial est réalisé par les bobines d'induction, dont les appareils de Masson et de Breguet sont les prototypes.

Le transformateur est constitué par leurs organes distincts : la bobine proprement dite et l’interrupteur de courant primaire.

Bobines. — Les rayons X et la télégraphie sans fil, première application d'un caractère utilitaire de la bobine d'induction, ont conduit les constructeurs, depuis quelques années, à

T H A N S F 0 R M A T E U R S INSTANTANÉS OU IMMÉDIATS

établir des bobines de grandes dimensions. Il y avait à l’Exposition plusieurs bobines donnant 1 m d’étincelles (Klingelfuss, de Bâle; Max Levy, de Berlin). Dans la section française, deux bobines, donnant environ 80 cm d étincelles, ont fonctionné couramment (Ducretet, Radiguet) Enfin, beaucoup d’aulres conslructeurs avaient exposé des modèles à peu près équivalents. De l'ensemble on peut conclure que les bobines de .‘10 à 50 cm d’étincelles sont aujourd’hui très courantes. Au point de vue de la forme extérieure, les bobines allemandes ont presque toutes le même aspect. Entièrement revêtues d'ébonite, elles ont, sauf peut-être celles de Siemens, un inducteur beaucoup plus long que le corps de la bobine, et cet inducteur est lui-même recouvert d’un tube d’ébonite. Celte disposition permet de faire glisser l’inducteur dans le corps, et, par suite, de faire varier l’induction mutuelle entre les deux circuits ; il en résulte un moyen de réglage

assez simple. Le plus souvent les bobines sont séparées de leur condensateur et, dans quelques cas, elles sont suspendra s à des potences isolantes de façon à tenir moins de place ( Allgemeine E I ek tricit Ht s GeseHscha.fi , A. E. G.).

Dans la section française, au contraire, les formes sont assez variées. La bobine Ducretet, de 80 cm d’étincelles, est enveloppée dans une boite rectangulaire en ébonite, et placée au-dessus de son condensateur.

La bobine Radiguet, de même longueur d’étincelles, est enfermée dans une très grande cuve, a parois en verre, remplie de paraffine; les modèles courants de cette maison sont composés de corps cylindriques noyés à moitié dans la paraffine du socle.

Les bobines Gaiffe sont enfermées dans des boîtes rectangulaires en bois.

Les bobines Carpentier sont couvertes d’une enveloppe polygonale en bois [fi g. 39).

Les transformateurs Rocliefort sont enfermés dans des cuves cylindriques verticales, les bornes étant I une au-dessus de l’autre.

On trouve citez M. Carpentier des modèles verticaux qui rappellent un peu les dispositions de certaines bobines construites au début par Ruhmhorff.

L emploi des isolants liquides ou pâteux ne se répand pas beaucoup. Seuls M. Roche fort et. M. Ducretet en lonl usage. La bobine de ce dernier est formée de sections séparées par des

cloisons en verre, et le tout est noyé dans un isolant pâteux spécial. Tous les autres constructeurs emploient les isolants solides : paraffine, cire, résine.

Siemens et Halske enroulent les inducteurs sur un faisceau composé de lame de tôle, de largeurs inégales, de façon à s’inscrire dans un cylindre.

Fig. 40. — Transformateur Klingelfiiss.

Dans la bobine Klingelf iiss [fig. 40), à circuit magnétique fermé, le noyau est composé de tôles en forme d’U ; sur chacune des branches verticales est placée une des moitiés du secondaire. Afin de fermer mieux encore le circuit magnétique, deux pièces polaires, également en tôle, peuvent être ajoutées, laissant seulement entre elles un entrefer étroit.

Interrupteurs. — Les interrupteurs actuels peuvent être rangés dans trois catégories : interrupteurs secs, interrupteurs à liquide et interrupteurs électrolytiques.

Les interrupteurs secs, dérivés du classique interrupteur à marteau, ne sont guère employés pour les bobines donnant plus de 25 cm d’étincelles, et ils ne peuvent pas supporter régulièrement des forces électromotrices supérieures à 20 volts. L’usage de ces instruments est ainsi assez réduit et limité, soit aux expériences de courte durée, soit aux petites bobines (inflammation des moteurs à gaz).

Parmi la grande variété de formes que l’on rencontre aujourd’hui, il n’y a rien de particulier à signaler, sauf cependant l’interrupteur de Mac Farlane Moore , exposé par Max Kohl, de Chemnitz. Cet appareil [fig. 41) consiste simplement en une lame vibrante placée dans une ampoule où on a fait le vide le plus parfait possible. Un électro attirant la masse de fer portée par la lame entretient la vibration de celle-ci, et l’ouverture du circuit se fait dans le vide, entre deux contacts de platine, de sorte que l’étincelle de rupture est très réduite.

Interrupteur Villard. — Le mouvement de vibration de la tig’e qui plonge dans le mercure est entretenu par l'action électrodynamique qui s’exerce entre le courant et un aimant perma-

Fig. 41. — Interrupteur Moore dans le vide. Modèle de M. Max Kohl, de Chemnitz.

TRANSFORMATEURS INSTANTANÉS OU IMMÉDIATS

nent. Dans le petit modèle destiné à donner 20 interruptions, environ, par seconde ( fig . 6 et 7), une tige C' est fixée à un ressort plat encastré à ses deux extrémités; une masse, mobile le long' de la tige, permet de régler la vitesse des oscillations, La lige C' passe dans l’étroit entrefer ménagé dans un aimant annulaire, et elle porte un fil en nickel qui plonge dans le godet à mer-

Km, 12. — Interrupteur Villarù Petit modèle. Kir. 'ri. — Interrupteur relevé.

cure. Au repos, le contact existe entre le fil et le mercure, et le courant passe dans la tige C' ; mais, si l’on a eu soin d’envoyer le courant dans le sens convenable, son action sur l’aimant tend à relever la tige et à faire sortir le til de nickel du mercure; le courant est ainsi rompu et l’élas-

Fig. 44. — Interrupteur Villard. Grand modèle à diapason.

ticilé de la lame ramène les choses à l'état initial. La tige prend ainsi un mouvement vibratoire dont on peut faire varier l’amplitude en agissant sur la vis R, qui règle la plongée du til de nickel dans le mercure. Grâce aux dispositions ci-dessus, la rupture peut être réglée pour une intensité déterminée, ou à peu près, et il n’y a pas besoin d’une source auxiliaire pour entretenir le mouvement de vibration. Le système, aimant et tige vibrante, est porté par une plan-

chette articulée à charnière sur le socle, ce qui fait que l’on peut sortir le godet à mercure sans changer le réglage.

Le grand modèle repose sur le même principe ; mais il est disposé pour des oscillations plus rapides: 40 à 45 par seconde. La lame vibrante est remplacée par un diapason [fig. 8). La manette qui est en avant sert à la fois à fermer le circuit et à mettre le diapason en mouvement ; il suffit de la faire tourner de 180° pour faire les deux opérations, une clef venant, dans ce mouvement, écarter les branches du diapason. Des masses, mobiles le long des branches, permettent une faible variation de la fréquence. Le même appareil, très légèrement modifié, peut servir pour actionner les bobines à l’aide du courant alternatif, ce qui peut être utile dans les villes où ce courant est seul distribué. Le diapason ordinairement employé, 40 à 45 vibrations doubles par seconde, convient pour un grand nombre de réseaux.

Fig. 4j. — Schéma de l'interrupteur de M. Villard à diapason. — AA IUV, bornes d'entrée et de sortie du transformateur i à décalage: CC. bornes du circuit auxiliaire de l'interrupteur; RD', bornes principales de l'interrupteur: EE’, bornes du circuit inducteur de la bobine: HIT, condensateur ; M. manette d'interruption.

Si, dans l’appareil de la figure 8, on envoie un courant alternatif, et si le diapason est en synchronisme avec ce courant, il est évident, que pendant une phase, la tige tendra à plonger dans le mercure, tandis que, dans l’autre, elletendra à en sortir; il n’y aura donc qu’une seule rupture par période. Mais, comme il faut que la bobine ne soit parcourue que par du courant de même sens, il faut produire l’excitation du diapason par un cru isni spécial, pr is sur le même réseau, tandis que le courant de la bobine jasse d’un godet auxiliaire au godrt où se fait la rupture, sans traverser l’aimant. LTnslallalion, représentée schémaliqurmcnt par la figure 9, est ainsi faite ; une dérivation prise sur le réseau alimente un petit transfoi mateur dont le secondaire est relié à l'interrupteur ; le courant transfoi mé parcourt toujours la partie du diapason qui traverse l’aimant; mais, comme le courant est décalé par rapport au courant primaire, il est possible de régler les choses pour que la fermeture, qui se fait entre le godet. D et le godet auxiliaire, se produise au début de la phase utile, tandis que la rupture se produit au maximum de cette phase.

Interrupteurs à moteur. — Un dispositif qui tend à régulariser et paraît être un des meilleurs, est celui dans lequel un petit moteur électrique, alimenté par une source spéciale, ou en dérivation sur le réseau, imprime un mouvement vertical alternatif à une tige de cuivre qui plonge et émerge du mercure. Cette disposition se retrouve, avec quelques variantes, chez presque tous les constructeurs : Hirschmann [fig. 47), Max Kohi , Ducretet , Gaijfe , etc. Ces appareils se recommandent par leur très grande régularité de marche, leur amplitude uniforme, qui évite bien des ratés, et le mouvement vertical de la tige qui produit le minimum de projection et de pulvérisation du mercure. Par contre, ces interrupteurs ne se prêtent guère à la réalisation des fréquences élevées, et ce n’est qu’en disposant deux godets semblables, un à chaque bout de l'arbre du moteur, que M. Gaiffe obtient 100 interruptions par seconde.

TRANSFORMATEURS INSTANTANES OU IMMEDIATS

Interrupteur rotatif Ducretet. — Sur un axe horizontal, actionné par un moteur électrique, sont fixés un disque et une étoile métalliques, qui plongent dans deux godets en fonte remplis de mercure et isolés l'un de l’autre; le tout est renfermé dans une cuve remplie d’alcool ou de pétrole. Le disque plonge constamment dans son godet, tandis que les pointes de l’étoile plongent et sortent successivement du mercure. Pour régler la durée du contact, il suffit d'élever ou d’abaisser les godets.

Interrupteur Radiguet [fi g. 46). —

La rupture se produit entre deux pièces de cuivre. La tige supérieure est suspendue à l’armature d’un électro par l’intermédiaire d'un ressort elliptique semblable à un ressort de voiture.

L’électro étant excité par le courant même de la bobine, son armature se lève et rompt le contact qui existait entre la tige verticale et un gros bloc de cuivre porté par une potence. Le courant étant rompu, l’armature et la tige retombent en rétablissant le contact. Grâce au ressort, la tige verticale presse sur le bloc pendant une Fi

fraction réglable de la période, et la

rupture se fait quand la vitesse de l’armature est déjà devenue assez grande, ce qui assure un arrachement brusque de la tige verticale. Le réglage s’obtient par le déplacement du contact, au moyen de la potence qui la porte.

Interrupteur Hirschmann à contact glissant [fig. 47). — Un moteur électrique M fait tourner une lame de cuivre qui glisse sur une autre lame fixe et, pour assurer un bon contact, sans

F io. 47. — Interrupteur Hirschmann a moteur.

Fig. 48. — Interrupteur Hirschmann à contact glissant.

produire tin frottement trop énergique, une mince couche de mercure est interposée entre les deux lames. Le réglage de la durée du contact se fait au moyen du ressort C. Cet interrupteur

donne, parait-il, une grande régularité dans les interruptions, et l’usure du mercure est réduite au minimum.

Interrupteur-turbine de l’Allgemeine Elektricitats Gesellschaft. — Dans cet appareil [fig. 49 et 12), une petite turbine, dont l’axe est vertical, pompe le mercure contenu dans une cuve en fonte. Le mercure monte, dans l’arbre creux de la turbine, jusqu’à un disque horizontal où il rencontre un ajutage; il sort de là, projeté par la force centrifuge, sous forme d’un jet fin et rigide. Ce filet de mercure rencontre en tournant les dents d’un anneau de fonte suspendu dans la cuve et isolé électriquement de celle-ci. Quand le filet de mercure tombe sur une des dents, le circuit est fermé; il est ouvert quand le filet tombe dans l’intervalle de deux dents consécu-

Fio. 41). — Interrupteur-turbine de l’A. E. G.

tives. Les interruptions sont très franches, de même que le contact s’établit bien. La fréquence des interruptions peut être augmentée facilement : il suffit de remplacer la couronne dentée par une autre ayant un plus grand nombre de dents. La turbine est actionnée par un petit moteur électrique que l’on voit sur le côté, ou par une manivelle tournée à la main. 11 y a lieu de remarquer que cet interrupteur ne fonctionne pas à une faible fréquence, la turbine ne s'amorçant pas au-dessous d’une certaine vitesse. La cuve est naturellement remplie d’un liquide isolant; celui qui paraît préférable dans cet appareil, c’est l’alcool. Cet interrupteur pulvérise fortement le mercure; mais l'inconvénient est assez faible, puisque la turbine puise toujours le mercure homogène au fond de la cuve. Les deux ailettes hélicoïdales que l’on voit sur la coupe ont pour but d’empêcher la masse de mercure de prendre un mouvement de rotation continue qui désamorcerait la turbine. Une conséquence évidente du principe de cet interrupteur, c’est que l’arrêt, accidentel ou volontaire, de la turbine, coupe immédiatement le circuit; cette particularité permet de supprimer le rhéostat, que l’on met généralement sur le circuit de la bobine pour éviter l’élévation anormale de l’intensité en cas d’arrêt.

Interrupteur à jet de mercure de M. Max Lévy, de Berlin. — Dans cet instrument [fig. 50, 14 et 15), le jet de mercure est fixe et c’est la couronne dentée qui tourne. L’arbre qui porte la turbine porte également une couronne métallique à dents triangulaires. Le mercure, refoulé par la pompe rotative dans l’ajutage f, est projeté sur les dents de la couronne dentée qui passent sur son trajet, mais comme l'ajutage f est mobile et peut être soulevé ou abaissé, en tournant le bouton i, le jet de mercure, dirigé plus ou moins haut, rencontre les parties plus ou

TRANSFORMATEURS INSTANTANÉS fil IMMÉDIATS

moins larges des dents, ce qui fait que la durée du contact peut être modifiée, même en marche, indépendamment de la fréquence des interruptions.

Vue d'ensemble avec le moteur.

Fin. 50. — Interrupteur à jet de mercure de M. Max Lévy.

Interrupteurs électrolytiques. — On retrouve des modèles de ces interrupteurs, très peu différents les uns des autres, chez beaucoup de constructeurs.

Interrupteurs Wehnelt. — Dans le modèle le plus simple, l’anode, réglable au moyen d’un bouton moleté, est placée dans un tube de porcelaine, et son extrémité sort à la partie inférieure ; la cathode est une lame de plomb enroulée autour du tube. Pour un fonctionnement

continu, afin d’éviter réchauffement exagéré de l’électrolyte, lequel a, comme on le .«ait, l’inconvénient d’arrêter la marche de l’appareil, dès que la tension est supérieure à 40 ou 50 volts, la cathode est un vase en plomb, placé dans un récipient plus grand, dans lequel une* circulation d’eau est ménagée. Afin d’amener un refroidissement plus rapide de l’électrolyte, le vase cathode porte, latéralement, un serpentin en plomb dont une des extré mités est à la partie supérieure, l’autre à la partie inférieure, de sorte qu’une circulation s’établit également dans l’eau acidulée, le serpentin étant plus facilement refroidi que le vase.

Dans le modèle de M. J. Carpentier {fig. 51), réchauffement de l’électrolyte est utilisé pour permettre le fonctionnement à basse tension, 15 à 20 volts environ. Dans cet appareil, l’anode réglable est placée dans un tube de verre et plonge dans l'électrolyte renfermé dans un vase en plomb formant cathode; mais, afin d’éviter le refroidissement du liquide, ce vase est entouré d’une enveloppe en feutre et en bois. Pour mettre en marche cet interrupteur, il faut, ou rem¬

plir le vase d’eau acidulée, chauffée à 90°, ou échauffer le liquide sur place en faisant fonctionner l’interrupteur sur un circuit à 100 volts environ; au bout de dix minutes, en moyenne, avec une intensité de 10 à 15 ampères, la température est assez élevée pour fonctionner à basse tension et cette température se maintient très bien, si l’interrupteur est employé d’une façon continue.

Interrupteur Calchreil ou Simon. — L’étude de l’interrupteur Webnelt ayant montré qu’il s’agissait là, principalement, d’un phénomène calorifique très intense qui, se produisant au contact de l'anode et de l’électrolyte, amenait la formation d'une gaine de vapeur isolante, il était naturel de penser, que si on réalisait cette résistance en un autre point du circuit, on arriverait au même résultat. L’expérience fut tentée presque en même temps, en Angleterre, par Caldwell, en Allemagne par Simon, de sorte que la modification qui en est résultée porte, suivant le pays, l’un ou l’autre de ces deux noms.

L'interrupteur Simon ou Ca/dwe/t , tel qu'on le voit chez Max Levy et chez Siemens [f g . 52), est composé essentiellement d’un vase c.ylindro-sphérique, en porcelaine, percé, dans sa partie sphérique, de deux petits trous. Une électrode en plomb est placée dans ce vase, une seconde électrode, également en plomb, dans le vase extérieur et, le tout étant rempli d’eau acidulée, si on interpose cet appareil dans un circuit à plus de 50 volts, on obtient des interruptions comme avec le wehnelt. Pour régler l'intensité du courant, il faut changer le diamètre des trous. Cet interrupteur, le plus simple de tous, fonctionne bien entre fiü et 200 volts ;

TRANSFORMATEURS INSTANTANES OU IMMEDIATS

dans l’exposition de Siemens et Halske avec 230 à 240 volts, les résultats obtenus étaient très remarquables. Le prénomène calorifique étant produit par la grande résistance que présentent au courant les petits trous percés dans la paroi de porcelaine, et les deux électrodes étant de même nature, l’appareil est symétrique, et il fonctionne également bien, quel que soit le sens du courant; celte propriété permet de l’employer aussi bien sur courant que sur courant continu, mais, dans ce cas, les décharges fournies par la bobine sont également alternatives ou, plus exactement, elles se composent de séries de décharges alternées.