ÉLECTROMÈTRE ABSOLU

Électromèlra Eichat et Blondlot. — Cet instrument {fîg- 55), construit et exposé par M. E. Eucrelet, se compose de deux cylindres métalli([ues A et B, disposés concentriquement.

Fig. 55. — Électromètre absolu Bichat et Blondlot.

Le cylindre A est fixe et le cylindre mobile B est supporté en O par un fléau de balance QFF'F" que l’on équilibre au moyen d’un contrepoids Q.

A sa partie inférieure, le cylindre B est muni d’un support auquel s'accroche un plateau P destiné à recevoir des poids marqués et un amortisseur à air C.

Sons l’action d’une charge électrique, le cylindre B est attiré à l’intérieur du cylindre A. On rétablit alors l’équilibre du fléau en plaçant des poids convenables dans le plateau P.

Les tensions sont mesurées par la valeur des poids nécessaires pour rétablir l’équilibre et l’instrument est gradué d’après ses dimensions géométriques.

Lorsque la tension est suffisante pour qu’il se produise une étincelle entre les deux cylindres, on ne peut effectuer la mesure. La distance explosive est de 22 mm et correspond à une tension de 106 unités électrostatiques.

ÉLECTROMÈTRES

ÉLECTROMÈTRES A GRADUATION EMPIRIQUE

Électromètre portatif lord Kelvin. — Cet instrument [fig. 56) est une simplification de l’électromètre absolu de lord Kelvin.

11 se compose d’un vase en verre au fond duquel se trouve une jauge ou armature p de surface déterminée d'un condensateur, dont l’autre armature est constituée par des feuilles d’étain collées sur la surface extérieure du vase. D’autres feuilles d’étain, collées sur la surface intérieure, sont reliées à la jaugea, qui peut être attirée par un plateau A qu'une vis micrométrique C permet d’éloigner plus ou moins. Les feuilles d’étain, intérieures et extérieures, sont respectivement mises en communication avec les pôles d’une pile de charge. Pour comparer des différences de potentiel, on charge successivement le plateau A et on le rapproche ou on l’éloigne de la jauge p, jusqu’à ce que l’aiguille indicatrice, dont est munie cette dernière, se trouve au zéro, ce que l’on constate en regardant à travers la loupe l.

Le rapport des distances du plateau A à la jauge p fait connaître la différence de potentiel.

La sensibilité de cet instrument varie suivant la force électromotrice de la pile de charge.

Pour maintenir une atmosphère parfaitement sèche à l'intérieur du vase, on place dans une coupe annulaire un morceau de pierre ponce P, imbibée d’acide sulfurique concentré.

Électromètres Mascart. — L’électromètre symétrique Mascart, construit et exposé par M. J. Carpentier, se compose {fig. 57) d’une boîte cylindrique creuse fendue suivant deux diamètres perpendiculaires et formant quatre secteurs fixes et creux situés dans un même plan. Le secteur mobile, en forme de 8, se déplace à l’intérieur des secteurs fixes ; il est fixé à une suspension bifilaire en fil de cocon et se prolonge, vers le bas, par un fil de platine, plongeant dans un vase contenant de l’acide sulfurique pur et concentré, qui sert à relier le secteur mobile aux sources d’électricité à mesurer. Un petit miroir, fixé sur le fil de platine, permet de lire la déviation sur une échelle graduée.

Les secteurs fixes sont reliés deux à deux en diagonale à l’aide de fils isolés. Chaque paire est, en outre, reliée respectivement à l’un des pôles d’une pile à eau dont l’élément situé au milieu de la batterie est en communication avec la terre. Ces paires de secteurs sont ainsi chargées à des potentiels égaux, mais de signes contraires.

Le secteur mobile est mis en communication successivement avec le pôle positif du générateur à étudier, puis avec le pôle négatif ; on note les déviations obtenues, déviations qui sont de sens inverse. Ces déviations sont proportionnelles au potentiel du secteur mobile, c’es’.-à-dire du générateur à étudier.

On peut employer l’électromètre Mascart d’une manière différente en reliant une paire de secteurs fixes à la terre, l’autre étant en communication avec le secteur mobile et le générateur à étudier. Dans ce cas, les déviations sont proportionnelles aux carrés des potentiels et sont toujours de même sens.

Cet instrument n’est pas apériodique ; il est très sensible, mais son installation et son maniement exigent beaucoup de soins.

M. E. Ducretet construit un modèle d’électromètre Mascart à quadrants que représente la figure 58.

Fig. 56.

- Électromètre portatif lord Kelvin.

La suspension bifilaire, ordinairement en fils de cocon, est ici en fils métalliques très fins. La cuvette R a deux comparliments concentriques : celui du milieu contient de l’huile dans laquelle

Fig. 57. — Électromètre Mascart, modèle J. Carpentier. Fig. 58. — Électromètre Mascart, modèle Ducretet.

plonge l’amortisseur de l’équipage mobile ; le compartiment extérieur renferme de l’acide sulfurique concentré destiné à absorber l’humidité.

Électromètre astatique Blondlot et Curie. — Cet instrument (fig. 59) est une transformation de l'électromètre à quadrants de lord Kelvin. L'armature mobile est constituée par quatre secteurs métalliques fixés dans un même plan sur un support en ébonite Ai. Les armatures fixes, au nombre de deux, P, et P2, sont également formées de quatre secteurs; elles sont disposées de manière à pouvoir être éloignées ou rapprochées de l'armature mobile.

Les armatures fixes et mobile sont chacune constituées par un disque d’ébonite qui supporte les secteurs formés d’une mince couche d’argent métallique.

L’angle que forment les diamètres suivant lesquels sont coupés les secteurs de l’armature et ceux des armatures fixes est voisin de 45° et les secteurs opposés par le sommet sont reliés électriquement.

L’armature mobile est suspendue par des fils métalliques très fins l'un en haut, l’autre en bas, qui servent à produire le couple de torsion et à relier les points entre lesquels existe une différence de potentiel aux deux paires de secteurs de cette armature.

Quatre bornes A, B, C,D, reliées respectivement aux paires de secteurs des armatures fixes et

ÉLECTHOMÈTKES

de l’armature mobile, permettent de les charger. Sous l’action des charges appli(iuées a ces paires de secteurs, il se produit une déviation que l’on apprécie par la méthode objective, grâce au miroir m muni d’ailettes servant d’amortisseur.

Cet instrument peut aussi être utilisé comme wattmètre électrostatique en effectuant les connexions qui seront indiquées dans le chapitre consacré aux wattmètres.

Fig. 39. — Électromèlre Blondlot et Curie.

Électromètre apériodique J. Carpentier. — Cet

électromètre {fig. 60) a une armature mobile constituée par un cadre rectangulaire en aluminium dont les parties verticales sont cylindriques et exactement de révolution autour de l’axe. L’armature fixe est constituée par un cylindre de fer doux, divisé en quatre secteurs, muni d’une enveloppe extérieure en laiton, également divisée, qui forme avec les secteurs en fer correspondants deux paires de quadrants ; chaque secteur comprend donc une partie en fer et son enveloppe en laiton. Les secteurs intérieurs en fer doux servent en même temps de noyau pour fermer le circuit magnétique d’un système d’aimants en U entre les pôles duquel se trouve placé le cadre en aluminium.

Comme dans l’électromètre Mascart, les secteurs fixes diamétralement opposés sont reliés entre eux, mais sont soigneusement isolés des secteurs adjacents, ainsi que de l’armature mobile.

Cette armature est suspendue entre deux fils métalliques placés dans le prolongement l’un de l’autre ; le fil supérieur porte un miroir servant à effectuer les lectures par la méthode objective. Ces fils de suspension produisent le couple résistant.

Le socle de l’instrument est en ébonite et porte trois bornes : la borne du milieu est reliée à l’armature mobile par l’intermédiaire des fils métalliques de suspension; les deux autres sont respectivement en communication avec les deux paires de secteurs de l’armature fixe.

Sous l’influence d’une charge, le cadre mobile est dévié et, comme on le relie généralement à l’une des paires de secteurs fixes, les déviations sont proportionnelles aux carrés des charges, c’est-à-dire aux carrés des forces électromotrices ou des différences de potentiel à mesurer.

Le système d’aimants utilisé dans cet électromètre a pour objet d’amortir les oscillations du cadre mobile, grâce aux courants induits qui se produisent pendant son déplacement.

En pratique, l’apériodicité de l'instrument est aussi grande que celle qui est obtenue dans les galvanomètres Deprezd’Arsonval.

Cet instrument peut donner une déviation de 250 mm pour une différence de potentiel de 75 volts. En employant la méthode hétérostatique avec une pile de charge de 100 éléments, on peut obtenir une déviation de 10 mm par volt.

Fig. 60. — Éleclromètre apériodique Carpentier.

Électromètre Hallwachs. — Cet électromètre à quadrants, construit et exposé par la maison Stieberitz, de Dresde, est caractérisé par une suspension métallique de l'armature mobile que l’on peut charger directement, évitant ainsi une connexion par l’intermédiaire d’un liquide, dispositif pouvant causer des erreurs par suite de la capillarité.

L’armature mobile est suspendue à un fil de platine de 0,03 mm de diamètre, préparé spécialement pour conserver un coefficient d'élasticité parfaitement constant.

Les oscillations sont rendues presque apériodiques par l’action d’un amortisseur à air. Avec la méthode idiostatique, on obtient une déviation de 10 mm par volt sur une échelle placée à 2 m du miroir; avec la méthode hétérostatique, on peut obtenir une déviation de 150 mm par volt.

Électromètre Nernstet Dolezalek. — Cet instrument, construit par M. Barlels, de Gœttingueet exposé par l’Institut Royal physico-chimique de la même ville, se compose de deux électromètres à quadrants superposés l’un à l'autre et dont les armatures mobiles, reliées invariablement entre elles, sont suspendues à une fibre de quartz très fine.

La charge des armatures mobiles est assurée d’une façon permanente par une pile sèche de Dolezalek et Nernst (étain et peroxyde de plomb), renfermée dans un tube léger qui sert à relier les deux armatures et qui a une force électromotrice de plusieurs centaines de volts.

Les deux séries de quadrants des armatures fixes étant reliées aux points entre lesquels existe la différence de potentiel à mesurer de façon que les charges électrostatiques s'ajoutent, on obtient, sans pile de charge extérieure et sans replenisher, un électromètre très sensible, permettant de mesurer 10:i volts.

Électromètre Bornhauser. — Cet instrument, construit ar M. Bornhauser, de Charloltenbourg, d’après le principe de l’électromètre de V.Bjerknes, était exposé par l’Institut physicotechnique Impérial de Charlottenbourg. Cet électromètre, avec lecture au miroir, est utilisé pour mesurer des tensions alternatives de plusieurs milliers de volts, après avoir été gradué au moyen d’une batterie à haute tension.

Électromètre Hoor. — Cet électromètre à quadrants, du genre lord Kelvin, a été construit et exposé par la maison Ganz, de Budapest. L’armature mobile, en forme deB, est en aluminium; elle est suspendue par un fil de platine. Les quatre quadrants de l’armature fixe sont placés dans un plan au-dessous de l’armature mobile.

AMPÈREMÈTRES ET VOLTMÈTRES

INSTRUMENTS ÉLECTRODYNAMIQUES

Ampèremètre et voltmètre de l’Allgemeine Elektricitâts Gesellschaft. — Ces instruments, spécialement établis pour être utilisés avec les courants alternatifs, doivent remplir les mêmes conditions de sensibilité, de précision et d’amortissement que les instruments employés avec le courant continu et, de plus, donner des indications qui soient indépendantes de la forme de la courbe des courants et de leur fréquence.

Les ampèremètres et les voltmètres électrodynamiques construits et exposés par l’Allgemeine Elektricitâts Gesellschaft de Berlin remplissent toutes ces conditions dans les limites industrielles que permettent les courants alternatifs.

Le défaut d’apériodicité étant le principal obstacle à l’emploi de ces instruments, les constructeurs ont pu surmonter cette difficulté en utilisant un amortisseur électromagnétique.

La figure 61 montre la disposition adoptée : E est une pièce, formée de tôles assemblées, au milieu de laquelle est pratiquée une ouverture, limitée par des arcs de cercle, dans laquelle est placée la bobine F. A l’intérieur de cette bobine F, se trouve la bobine B, mobile et portée par l’axe A monté sur pivots; cet axe porte en même temps l’aiguille Z et une plaque d’aluminium R en forme de 8, dont les bords s’engagent entre les pôles de deux aimants amortisseurs D. L’entrefer de ces aimants est réduit au minimum afin d’augmenter l’amortissement; ils ont leurs pôles disposés de manière à compenser la faible action qu’ils pourraient avoir sur la bobine mobile dont ils sont d’ailleurs éloignés le plus possible.

La pièce de fer feuilletée E a pour objet de concentrer le flux magnétique développé par

les bobines et à leur donner la forme que montre le dessin de droite de la figure 01. Dans ces conditions, les aimants amortisseurs ne sont pas influencés par les flux magnétiques développés par les bobines.

Dans les ampèremètres (fïg. 02), la bobine fixe est parcourue par le courant à mesurer,

tandis que la bobine mobile est montée en dérivation sur l’ensemble constitué par la bobine fixe et une résistance mise en série avec elle.

La figure 63 montre l’intérieur d’un ampèremètre dont le cadran a été enlevé. La bobine fixe peut être divisée, en deux parties, lorsqu’on veut que l’instrument ait deux échelles de sensibilités différentes.

Le coefficient de température du métal dont est fait le fil des bobines n’est pas négligeable, comme c’est le cas, du reste, pour les ampèremètres électromagnétiques à bobine mobile ; car si on voulait mettre en dérivation une forte résistance indépendante des variations de température, on

Fig. 62. — Connexions des bobines de l’ampèremètre électrodynamique de l'Allgemeine Elektricitats Gesellschaft.

Fig. 63. — Ampèremètre électrodynamique de l'Allgemeine Elektricitats Gesellschaft.

Fig. 64. — Voltmètre électrodynamique de l'Allgemeine Elektricitats Gesellschaft

serait obligé de monter en série, avec la bobine fixe, une résistance qui consommerait beaucoup d'énergie. Il est, du reste, facile de compenser l'effet du coefficient de température en prenant, pour constituer les bobines fixes, un métal dont le coefficient de température soit le même que celui de la dérivation.

Dans le voltmètre [fîg. 64), la bobine fixe et la bobine mobile sont mises en série avec une résistance additionnelle. L’instrument comporte deux échelles, l’une allant jusqu’à 125 volts et l’autre jusqu’à 250 volts. La résistance totale des deux bobines est d’environ 130 ohms et la résistance? additionnelle de 2 000 ohms, soit en tout 2 130 ohms. Dans ces conditions, la puissance absorbée par l’instrument pour son fonctionnement est de 3 watts à 250 volts, consommation très faible pour des instruments de ce genre.

Le coefficient de température de la résistance additionnelle étant très faible, on peut considérer comme négligeable celui de l’ensemble, car il est d’environ 0,0024.

Dans les ampèremètres, comme dans les voltmètres, le couple produisant la déviation de

ia-4i

AMPÈREMÈTRES ET VOLTMÈTRES

l'aiguille dépend de l’intensité du courant qui traverse la bobine mobile, intensité qui varie suivant l'impédance de cette bobine. Théoriquement, les indications de ces instruments dépendent delà fréquence; en réalité, cette action est négligeable, car l’impédance diffère très peu de la résistance, parce que les bobines se déplacent dans un espace de très grande réluctance, puisque les flux ne traversent le fer qu’à leur retour, la majeure partie du circuit magnétique étant constituée par l’air.

Quant à l’hystérésis, l’induction dans le fer est si faible qu’on ne remarque aucune influence.

La meilleure preuve que les indications données par ces instruments sont indépendantes de la fréquence est que, pour un courant de fréquence 50 et pour un courant continu, les indications sont sensiblement les mêmes. Par suite, l’influence de la forme de la courbe est absolument négligeable.

Voltmètre du laboratoire Volta. — Cet instrument, construit et exposé par la maison GaifTe, de Paris, se compose de deux bobines fixes B et B' (/?g. 65), entre lesquelles, montée sur pivots, est placée une bobine mobile &, dont l’enroulement est disposé, de part et d’autre de l’axe, sur une carcasse en bois durci.

Les bobines fixes et mobile sont reliées en série et les communications avec cette dernière sont établies par l’intermédiaire de ressorts spiraux qui produisent, en même temps, le couple antagoniste.

Une résistance non inductive R, montée en tension avec les bobines du voltmètre, complète cet instrument.

La bobine mobile ne pèse que 5 grammes.

Une clé permet de mettre en court-circuit une partie de la résistance additionnelle afin de faire varier la sensibilité de ce voltmètre qui, par suite, porte deux graduations : l’une de 25 à 75 volts et l’autre de 50 à 150 volts. On remarquera que les graduations ne peuvent commencer à zéro, car le couple produisant la déviation serait à ce moment insuffisant pour produire une action utile sur la bobine mobile.

Ce voltmètre peut être utilisé aussi bien avec les courants alternatifs qu’avec le courant continu. Dans ce dernier cas, l’erreur ne dépasse pas 0,5 0/0 lorsqu’on fait varier la fréquence entre 10 et 80 périodes par seconde.

Pour étalonner cet instrument, on peut employer un courant continu, mais à la condition de renverser le sens du courant chaque fois que l’on veut déterminer un point de la graduation. On élimine ainsi l’action perturbatrice exercée par le champ magnétique terrestre ; il suffit de prendre la moyenne des deux lectures effectuées chacune avec un même courant de sens différent pour obtenir une graduation exacte.

INSTRUMENTS ÉLECTROMAGNÉTIQUES

Instruments à bobine et à aimant fixes avec fer doux mobile. — Ces instruments ne peuvent être utilisés que pour le courant continu. La diminution du moment magnétique de l’aimant avec le temps et aussi par suite de leur fonctionnement en a limité l’emploi.

Ampèremètre et voltmètre Deprez-Carpentier. — Ces instruments (fig. 66) se composent d’une bobine fixe B et d’une pièce de fer doux ou armature A, mobile autour d’un axe a; cette armature, placée à l’intérieur de la bobine B, est orientée par un double aimant recourbé NS et N'S' et porte une aiguille indicatrice G qui se déplace sur un cadran gradué.

L’équipage mobile est équilibré et l’instrument peut être utilisé indifféremment dans une position horizontale ou verticale.

Ces instruments indiquent par construction le sens du courant, lorsque les communications sont établies normalement.

Dans les ampèremètres, l’enroulement de la bobine B est constitué par une lame de cuivre

rouge isolée et enroulée plusieurs fois sur ellemême ; cette lame a 1 cm de largeur et une épaisseur variable suivant l’intensité maximum du courant que doit mesurer l’instrument.

Dans les voltmètres, l'enroulement est fait en fil fin isolé et la résistance de la bobine est appropriée à la différence de potentiel maximum pour laquelle l’instrument a été établi.

Ces instruments sont apériodiques et ce sont les aimants NS et N S' qui sont utilisés comme force antagoniste s’opposant à l’action exercée par le llux de la bobine sur l’armature mobile.

Pour rendre les déviations à peu près proportionnelles soit à l’intensité du courant, soit à la différence de potentiel, résultat qu’on n’aurait pu obtenir si l’axe de la bobine avait été placé normalement à la ligne des pôles des aimants, puisque le couple dû à l’action 'du courant aurait été en s’affaiblissant à mesure que la déviation de l’équipage mobile aurait augmenté, la bobine a été légèrement inclinée sur la ligne des pôles. Dans ces conditions, le passage du courant dans la bobine tend à ramener l’armature dans une position parallèle aux spires de l’enroulement et le couple exercé par la bobine croît alors en même temps que celui que produisent les aimants directeurs.

La sensibilité de ces instruments peut être réduite à l’aide d’un shunt approprié qui se relie aux bornes en même temps que les conducteurs du circuit.

Ces instruments sont construits et exposés par M. J. Carpentier, de Paris.

Voltmètre J. Hichard. — Cet instrument, qui n’a que 8 cm de diamètre, est plus spécialement destiné à l’essai des piles et des accumulateurs ( fig . 67).

Fig. 66. — Yoltmèire Deprez-Carpentier.

Fig. 67. — Voltmètre J. Richard pour l’essai des accumulateurs.

Fig. 68. — Détails de construction du voltmètre J. Richard.

Il comporte une bobine fixe B (/ ig . G8) que parcourt le courant à mesurer et un équipage mobile constitué par une armature de fer doux E, mobile autour d’un axe passant par son centre de gravité. La force antagoniste est produite par un aimant en fer à cheval A. Cet aimant est solidement fixé sur une platine en cuivre au moyen de trois fortes vis ; sur la même platine et

AMPÈREMÈTRES ET VOLTMÈTRES

entre les pôles de l’aimant, est montée la carcasse de la bobine, dont les extrémités de l’enroulement aboutissent à deux bornes D, D' servant de prises de courant.

L’équipage mobile, placé au centre de la bobine, esl monté sur un axe pivotant sur agates; il porte un secteur S, à denture très line, engrenant avec un pignon P. C’est sur l’axe de ce pignon qu’est fixée l’aiguille indicatrice qui se meut devant un cadran divisé. Pour que ces deux axes qui se commandent soient toujours à une distance invariable, ils sont montés dans une chape commune qui les rend solidaires, disposition essentielle pour obtenir un bon fonctionnement.

Toutes les pièces de l’instrument étant équilibrées, la position de l’aiguille est indépendante de la position donnée au voltmètre.

L’angle de déviation de l’armature, sous l’action du courant traversant la bobine, est amplifié au moyen du secteur denté et du pignon qu’il commande ; on obtient ainsi un grand déplacement de l’aiguille pour un faible déplacement de l’armature. L’amplification mécanique des déviations présente l’avantage de produire des déplacements de l’aiguille sensiblement proportionnels aux courants, puisque l’armature, se déplaçant très peu, reste toujours dans un champ magnétique à peu près constant.

Ce qui caractérise cet instrument, c’est l’emploi d’un aimant armé; l’armature de l’aimant étant constituée par une barrette de fer doux M, maintenue par une lame de laiton reposant sur deux piliers fixés sur la platine de l’instrument. Dans ces conditions, le circuit magnétique de l’aimant étant fermé, l’aimantation reste sensiblement constante; en outre, en faisant varier la position de cette barrette, on obtient un couple directeur plus ou moins élevé et on peut modifier à volonté la sensibilité de l’instrument.

Suivant la résistance donnée à l’enroulement de la bobine B, l’instrument peut être utilisé comme voltmètre ou comme ampèremètre.

L'instrument est apériodique et, comme il est polarisé, le sens de la déviation de l’aiguille dépend du sens dans lequel passe le courant.

Voltmètre Th. Horn. — Le Dr Th. Horn, de Leipzig, avait exposé un voltmètre dont la figure 69 montre la disposition schématique.

A l’intérieur d’une bobine fixe b est placée une armature mobile en fer doux a. Un aimant NS, dont la branche N est plus longue que la branche S, a cetle branche N recourbée de manière que le flux agissant sur l’armature a ait une direction oblique.

Dans ces conditions, l’action de cet aimant se combine avec celle „ .. .. „

de la bobine è, traversée par le courant, pour donner à l’armature a une orientation résultante. La bobine b est placée obliquement par rapport à la ligne sn.

L’aimant est armé partiellement par un shunt magnétique constitué par deux pièces de fer doux ff\ que l’on peut rapprocher ou éloigner en agissant sur le bouton V' de la vis V à deux filets de sens inverse.

Instruments à bobine fixe et à fer doux mobile. — Parmi les nombreux modèles exposés, nous citerons les suivants :

Ampèremètre et voltmètre Javaux. — Ces instruments ont été les premiers construits parmi ceux qui sont basés sur les actions attractive et répulsive de légères pièces de fer doux aimantées par le courant qui traverse la bobine à l’intérieur de laquelle elles sont placées.

A l’intérieur d’une bobine A (, ftg . 70) se trouvent deux pièces de fer doux fixes B, B et une autre pièce de fer doux mobile F pouvant osciller autour des pivots qui la supportent. La force antagoniste est produite par l’action de la pesanteur sur un contrepoids qui tend à ramener constamment dans sa position initiale l’aiguille indicatrice D, solidaire de la pièce F.

Pour que ces instruments fonctionnent régulièrement, il est nécessaire qu’ils soient placés

dans une position parfaitement verticale. On arrive facilement à ce résultat, lorsqu’on les met en place, en inclinant l’instrument à gauche ou à droite jusqu’à ce que l’aiguille indicatrice se

trouve bien en regard du zéro de la graduation quand il ne passe pas de courant.

L’absence de tout ressort donne à ces instruments une grande constance et le volume des pièces de fer doux est si minime que les effets dus à l’hystérésis n’entraînent qu’une faible erreur de 2 0/0 au maximum.

Ampèremètres et voltmètres Chauvin et Arnoux. — Les ampèremètres et voltmètres Chauvin et Arnoux, type industriel et type demiprécision [fig. 71 et 72), sont constitués par une bobine ayant comme noyau une bande de tôle de fer très mince affectant en plan la forme que montre la figure 73.

La partie AB de ce noyau est repliée pour venir en A au centre de la circonférence. En ce point A se trouve, fixée sur deux pivots, une plaque de tôle AC, également très mince, qui est

AMPERES

AMPÈRES

Fig. 71. — Ampèremètre Chauvin et Arnoux, type industriel.

Fig. 72. — Ampèremètre Chauvin et Arnoux, type demi-précision.

mobile autour du point A et peut venir s’appliquer contre la partie fixe AB. Lorsqu’un courant circule dans la bobine, le noyau s’aimante et le volet mobile AC, qui est en contact avec elle,

prend la même polarité ; il y a, par conséquent, répulsion. Une aiguille indicatrice est solidaire du volet mobile AC et se meut devant les divisions du cadran gradué. Comme couple antagoniste, on utilise un ressort spiral qui tend à ramener constamment l’aiguille au zéro de la graduation. Cette aiguille étant équilibrée, l'instrument fonctionne dans toutes les positions.

Les voltmètres ne diffèrent des ampèremètres que par la résistance de la bobine fixe.

Ampèremètre pour courants alternatifs du lauoratoire Yolta. — Cet instrument, construit et exposé par la maison Gaiffe, comporte une bobine fixe au centre de laquelle est disposé un tube en fer doux «, également fixe et muni d'un bras c [fig. 74).

Fig. 73. — Détails de construction des voltmètres et ampèremètres Chauvin et Arnoux.

AMPÈREMÈTRES ET VOLTMÈTRES

Fig. 74. — Ampèremètre pour courants alternatifs du laboratoire Volta.

Au centre du tube fixe a , est monté sur pivots un axe en fer doux 6, qui est muni également d’un brasc', mobile avec lui.

Sous l’action du passage du courant dans l’instrument, il se produit des répulsions entre les bras fixe et mobile qui prennent la même polarité. Le couple produit est d’autant plus grand que les bras sont plus longs.

Entre les limites de 40 à 80 périodes par seconde, les écarts des indications, du fait de l’hystérésis, ne dépassent pas 4 à 5 0/0.

Ampèremètre et voltmètre de la Compagnie générale d’électricité DE CHEIL (ANCIENS ÉTABLISSEMENTS DaYDÉ ET PlLLÉ). — CeS instruments ( fg . 75) ont un équipage mobile constitué par une mince feuille de tôle rectangulaire fixée par un de ses grands côtés sur un axe monté sur pivots.

Cette feuille de tôle affecte la forme d’une portion de cylindre et l’axe de rotation est excentré par rapport à celui de la bobine fixe qui entoure cette armature.

Sous l’influence du cliamp magnétique développé par le passage du courant dans la bobine fixe, l’extrémité libre de la feuille de tôle, constituant l’armature, tend à se rapprocher de la bobine. L’effort antagoniste est produit par

l’action de la pesanteur sur un contrepoids que porte l’axe de l’aiguille indicatrice.

Les voltmètres ne diffèrent des ampèremètres que par l’enroulement de la bobine. Ces instruments commencent à donner des indications pour une valeur d’intensité ou de tension voisine du dixième de la valeur maximum pour laquelle ils sont établis. On peut les utiliser avec les courants continus et aussi avec les courants alternatifs; mais, dans ce dernier cas, leurs indications ne sont valables que pour la fréquence des courants qui ont servi à les étalonner.

Ampèremètres et voltmètres J. Richard.

— Ces instruments ( fig . 76) sont combinés en vue d’obtenir un grand déplacement angulaire de Fig. 75. — Ampèremètre de la Compagnie Générale l’aiguille indicatrice, en même temps qu’une

n F pptrintp Hp Prpil ° i a.

proportionnalité presque parfaite entre les intensités ou les tensions du courant à mesurer et les angles de déviation.

Ces instruments se composent d’un électro-aimant, traversé par le courant à mesurer, qui agit sur une armature en fer doux mobile autour d’un axe parallèle à ceux des bobines de l’électroaimant. Cette armature, dont la forme rappelle celle d’une hélice [fig. 77), a une surface incurvée par rapport au plan passant par l’extrémité des noyaux. L’enroulement des bobines de l’électroaimantest constitué, dans l’ampèremètre, par des lames de cuivre rouge isolées, dont l’épaisseur varie d’après l’intensité maximum du courant pour laquelle l’instrument a été établi et, dans le voltmètre, par du fil isolé plus ou moins fin, suivant la résistance qu’il est nécessaire de lui donner.

Suivant la position de l’armature devant les pôles de l’électro-aimant, la réluctance du

Fig. 76. — Voltmètre J. Richard.

circuit magnétique prend des valeurs variables. Au repos, c’est-à-dire lorsque l’index est au zéro, celte réluctance est maximum ; lorsqu’un courant traverse les bobines, l'armature tourne autour de son axe en fonction de l'intensité ou de la tension du courant. Au couple ainsi produit est opposé un couple antagoniste constitué par un poids suspendu à l’extrémité d’un petit levier; par suite, l’équipage mobile prend une position d’équilibre. Les efforts développés sont suffisamment grands pour qu’on puisse amplifier les déviations et obtenir sur le cadran divisé une étendue de 270°.

Fio. 77. — Ampèremètre enregistreur J. Richard.

Les mêmes instruments se construisent avec un dispositif enregistreur [fig. 77). L’armature est alors munie d’un levier dont l’extrémité porte une plume qui se déplace, suivant les variations de l'intensité ou de la tension du courant, devant un tambour effectuant une révolution complète en une heure, un jour ou une semaine, suivant les cas, et qui est garni d’une feuille de papier qui reçoit le tracé. Cette feuille peut être remplacée par une bande sans fin qu’un mouvement d’horlogerie fait défiler devant la plume avec une vitesse pouvant atteindre 3 cm par

minute.

Une échelle graduée, placée suivant l'une des génératrices du cylindre, permet de lire à chaque instant les indications données par l’instrument.

Voltmètre Hartmann et Braun. — Ces voltmètres, dont la figure 78 montre l’aspect extérieur, sont constitués par une bobine fixe à l’intérieur de laquelle sont disposées des armatures ayant la forme d’une portion de cylindre, en tôle mince, l’une fixe et l’autre mobile autour de l’axe qui porte en même temps l’aiguille indicatrice.

En découpant d’une certaine manière les armatures de tôle, on arrive à obtenir des divisions presque proportionnelles dans le voisinage de la partie utilisée de la graduation.

Un index de couleur rouge, mobile de l’extérieur, peut être amené devant la division correspondant à la tension normale.

Comme tous les instruments de cette catégorie, la graduation n'est utilisable avec les courants alternatifs que pour une fréquence déterminée.

Fig. 78.

•Voltmètre Hartmann et Braun.

AMPÈREMÈTRES ET VOLTMÈTRES

Ampèremètre Hartmann et Braun. — Cet instrument [fig. 79) est construit comme le galvanomètre à ressort de Kohlrausch. Il se compose d'un tube de cuivre découpé en spirale sur le tour. Les spires ainsi constituées sont traversées par le courant à mesurer.

A l’intérieur de cette sorte de bobine est disposé un noyau de fer doux mobile susceptible d’être plus ou moins attiré. Ce noyau s’articule sur un petit levier fixé sur l’axe qui porte, en même temps, l’aiguille indicatrice.

Naturellement, comme dans tous les instruments de ce genre, les points de la graduation voisins du zéro sont très rapprochés et, par conséquent, les lectures sont peu précises.

Ampèremètre et voltmètre Siemens et Halske. — Ces instruments, dont la figure 80 montre la vue d’ensemble, sont apériodiques et peuvent être utilisés avec les courants alternatifs comme avec les courants continus.

L’équipage mobile est constitué par une pièce de fer doux de forme particulière, soigneusement étudiée, munie d’une

aiguille pouvant se déplacer devant une échelle graduée en volts ou en ampères, suivant le cas. Sous l’action du passage du courant dans la bobine fixe, la pièce de fer doux est attirée

Fig. 79. — Ampèremètre Hartmann et Braun.

Fig. 80. — Voltmètre et ampèremètre apériodiques Siemens et Ilalske.

vers l’intérieur de la bobine, en sens contraire de l’action de la pesanteur qui constitue le couple antagoniste.

Ces instruments, ne comportant ni ressorts ni aimant directeur, ne sont pas susceptibles de se dérégler une fois étalonnés.

La figure 81 donne la vue intérieure de l’ampèremètre.

Le boîtier de ces instruments est en tôle de fer doux et constitue écran magnétique de protection contre l’action des champs magnétiques voisins et extérieurs.

La forme allongée de la bobine fixe permet de rapprocher beaucoup l’armature de fer doux de l’enroulement et d’obtenir ainsi une grande sensibilité, tout en diminuant le nombre de spires.

L’équipage mobile {/îg. 82), muni d'un dispositif de réglage pour amener l’aiguille au zéro de la graduation, est monté sur un axe en acier Irempé dur, pivotant dans des trous garnis de pierres fines.

Fig. 81. — Intérieur de l’ampèremètre Siemens et Halske.

Fig. 82. — Équipage mobile des instruments Siemens et Halske.

Cet équipage est muni, en outre, d’un amortisseur à air [fig. 81), déjà appliqué avec succès a d’autres instruments de la même maison.

Les voltmètres et ampèremètres de ce type se construisent, si on le désire, avec double graduation : l’une pour le courant continu, l’autre pour les courants alternatifs d’une fréquence déterminée.

Voltmètre Horn. — Dans un solénoïde vertical S (fig. 83) passent, par le haut et par le bas, des anneaux en tôle de fer R, attachés aux bras de1 leviers articulés formant une sorte de balance.

Les anneaux pénètrent d’autant plus dans le solénoïde que la tension du courant est plus grande ; ces anneaux se rapprochent quand ils sont attirés et s’écartent dans le cas contraire.

Le bras ab, mobile autour du pivot o, supporte deux tiges ac, bd supportant les anneaux de fer R, R'. Ces tiges s’articulent en cd à deux bielles ce, df pivotant autour des points fixes e, /.

L’anneau R' est plus lourd que l’anneau R, ce qui produit le couple résistant.

Grâce à l'importance des efforts enjeu, les effets dus aux frottements des articulations sont négligeables.

Les instruments exposés portent deux graduations. L’une, en traits noirs, est valable pour le courant continu ; l’autre, en traits rouges, est relative aux courants alternatifs de fréquence ordinaire (environ 30 périodes par seconde).

Voltmètre Breguet. — Cet instrument [fig. 84), qui ne peut être utilisé qu'avec le courant continu, se compose d’une armature de fer doux f montée sur un axe et placée dans l’alésage polaire d’un électro-aimant en fer à cheval E. Un ressort spiral r agit sur l’armature mobile comme force antagoniste.

Fig. 83. — Voltmètre Horn.

AMPÈREMÈTRES ET VOLTMÈTRES

Les bobines excitatrices de l’électro-aimant sont montées en dérivation sur le circuit dont on veut mesurer la tension. Elles développent dans l’entrefer un flux qui est à peu près proportionnel à la tension aux bornes.

Le couple moteur dans cet instrument est puissant, ce qui permet de le rendre presque apériodique en donnant une faible masse à l’armature de fer doux.

Cet instrument présente des effets d’hystérésis assez notables, à cause de la masse du fer de l’électro-aimant. On en corrige les effets en interrompant le courant un instant avant chaque mesure.

Ampèremètre Breguet. — L’ampèremètre Breguet ( fig . 85) est constitué par une bobine fixe, traversée par le courant à mesurer et à l'intérieur de laquelle est disposé un petit tube de fer doux très mince t, suspendu par un fil de soie f fixé à l’extrémité f d’une came C, dans la gorge de laquelle il passe. Cette came est montée sur un axe qui porte en même temps l’aiguille indicatrice A. Un ressort spiral r constitue le couple antagoniste. A sa partie inférieure, l’armature t se prolonge par un petit fil de laiton l qui sert à guider ses mouvements et qui traverse una platine non figurée sur le dessin.

Cet ampèremètre peut servir pour les courants continus et pour les courants alternatifs. Dans ce dernier cas, la graduation n’est exacte que si le courant à mesurer a la même fréquence et la même forme de courbe que celui qui a servi à l’étalonner.

Ampèremètre lord Kelvin. — Cet instrument {fig. 86), connu sous le nom anglais d’ampère gauge , est l’instrument le plus précis de tous les ampèremètres électromagnétiques.

La bobine fixe, de forme spéciale, est disposée sur le haut de la cage vitrée renfermant l’équipage mobile.

Cette bobine est constituée par des tubes concentriques de cuivre, découpés en hélices de sens alterné, ou des disques de même métal isolés entre eux par interposition de mica.

L’armature mobile est formée par un mince fil de FxG- 86. - Ampèremètre lord Kelvin, fer doux. Au repos, cette armature est maintenue par l'action de la pesanteur, grâce à un contrepoids suspendu à un fil et visible sur la droite de la figure; lorsqu’un courant traverse la bobine, le fil est attiré et entraîne avec lui l’aiguille indicatrice. L’instrument est rendu apério-

clique par un système amortisseur consistant en un petit disque immergé dans l'huile et fixé à la partie inférieure du contrepoids. L’ensemble de l’équipage mobile est porté par une suspension à couteau.

Les conducteurs amenant le courant se fixent ou se soudent sur les barres métalliques qui émergent de la boîte en haut et en bas et qui servent en même temps à fixer l’instrument verticalement. Une plaque en matière isolante est montée sur la face verticale postérieure de la boîte.

Les premiers modèles de cet instrument présentaient l’inconvénient de ne pas être apériodiques; les modèles actuels ne le présentent plus et sont, en outre, disposés pour être à l’abri des influences des champs magnétiques extérieurs d’intensité moyenne.

Gradués spécialement, ils conviennent pour la mesure des courants alternatifs.

On peut également les utiliser sur les circuits à haute tension, à cause du soin apporté à leur isolement ; l’ensemble de l’instrument est monté sur marbre.

Instruments à bobine mobile et à aimant fixe. — Ces instruments sont aujourd’hui les plus répandus dans les installations à courant continu ; aussi de nombreux modèles figuraient à l’Exposition.

Voltmètre Carpentier. — Le voltmètre Carpentier ( fig . 87) comporte un aimant fixe de forme presque circulaire, dont les extrémités sont prises entre deux brides faisant corps avec

Fig. 87. — Voltmètre de précision Carpentier.

des pièces polaires en fer doux entre lesquelles est placée la bobine mobile. Ces pièces polaires sont solidement assemblées à l'aide de deux barrettes de laiton qui supportent en même temps le noyau central en fer doux du cadre mobile, noyau qui est fixe, et deux ponts munis de vis garnies de rubis qui servent à la suspension entre pivots de l’équipage mobile.

La bobine mobile est formée d’un cadre en cuivre rouge, à bords relevés, qui sert d’amortisseur et sur lequel est enroulé le fil isolé. Des ressorts spiraux, en bronze phosphoreux, sont fixés au centre delà bobine fixée verticalement sur son axe; l’extrémité libre d’un de ces ressorts est fixe et maintenue dans sa position par une goupille isolée, tandis que l’extrémité libre de l’autre ressort est solidaire d’une pièce mobile permettant de régler la position initiale de l’équipage.

L’index que porte le cadre mobile est une aiguille très mince en aluminium qui se déplace devant un cadran gradué.

Ces voltmètres ont une résistance très élevée (15 000 ohms pour les voltmètres de 120 volts); par suite, ils n’absorbent que très peu d’énergie pour leur fonctionnement. Malgré cela, on ne doit pas les laisser constamment en circuit afin d’éviter tout écliauffement ; à cet

AMPÈREMÈTRES ET VOLTMÈTRES

effet, chaque voltmètre est muni d’une clé de contact que l’on est dans l’obligation d’abaisser toutes les fois que l'on veut mettre l’instrument en service. *

La résistance est répartie en deux bobines inégales dont l’une, la plus faible, a une de ses extrémités reliée à la borne placée sur la clé de contact, tandis que l'autre extrémité aboutit à une borne intermédiaire, marquée 5 sur la figure 87 ; la résistance totale, comprenant les deux bobines montées en série, est reliée, d’une part, à la borne placée sur la clé et, d’autre part, à la troisième borne marquée 100.

L'échelle porte, par suite, deux graduations et l’instrument peut servir pour mesurer, par exemple, des tensions comprises entre 1 et o volts ou entre 1 et 100 volts, suivant que l’un des conducteurs extérieurs est rattaché à la borne o ou à la borne 100. Sur la graduation inférieure,

chaque division correspond à — de volt et sur l’échelle supérieure chaque division vaut 1 volt.

Ces voltmètres se construisent également en plusieurs dimensions et sans socle pour être placés sur les tableaux de distribution.

Voltmètre Weston. — La Weston Electrical Instrument Company, de Newark (Etats- Unis), n’avait exposé qu’un voltmètre de précision.

Cet instrument, bien connu de tous les électriciens ( fig . 88), a une bobine mobile enroulée sur un cadre en cuivre servant d’amortisseur. Cette bobine est montée sur pivots entre les pôles d’un aimant puissant ; un noyau de fer doux sert à uniformiser le flux dans l’entrefer et à rendre ainsi les divisions de la graduation égales.

La résistance placée en série avec la bobine mobile est en fil de maillechort et sa résistance est très grande par rapport à celle de la bobine mobile.

Dans ces conditions, les indications fournies par le voltmètre sont pratiquement indépendantes des variations de la température. Toutefois, lorsqu’on veut en tenir compte, il suffit de consulter un thermomètre faisant corps avec l’instrument et de se reporter à une table de correction qui l'accompagne. Afin d’éviter les erreurs de parallaxe, le cadran porte un miroir et, lorsqu’on fait une lecture, il suffit que l’aiguille et son image soient superposées pour apprécier exactement la déviation.

Les instruments de cette maison sont universellement réputés pour la constance des indications qu’ils fournissent, résultat qui provient d’un traitement particulier que subit l’aimant et qui a pour effet de lui assurer une aimantation invariable avec le temps.

Ampèremètres et voltmètres Chauvin et Arnoux. — Le cadre galvanométrique mobile est constitué par une petite couronne de fil de cuivre recouvert de soie [fig. 89). Cette couronne est sertie entre deux bagues concentriques de cuivre pur, découpées dans du tube sans soudure. Les deux extrémités du fil sont respectivement reliées par une soudure à chacune de ces bagues qui n’ont pas seulement pour objet de donner au cadre galvanométrique une rigidité qu’il ne pourrait posséder sans cela, mais aussi de servir d’amortisseur électromagnétique très énergique.

Le cadre mobile ainsi constitué est muni, suivant un de ses diamètres, de deux petits pivots en acier pénétrant dans deux crapaudines en pierre fine qui réduisent les frottements au minimum et isolent le cadre électriquement. Deux ressorts spiraux s, s', en bronze phosphoreux, servent de conducteurs au courant et développent en même temps le couple antagoniste qui doit faire équilibre au couple électromagnétique développé par l’aimant fixe sur le cadre, quand ce dernier est par-

Fio. 89. — Détails du cadre mobile des instruments Chauvin et Arnoux.

Fig. 88. — Voltmètre Weston.

L’ÉLECTHIGIÏE A L’EXPOSITION

Fig. 90. — Aimant ments Chauvin à cadre mobile.

couru par un courant. Ces deux ressorts spiraux agissent en opposition atin d'assurer la fixité du zéro de l’aiguille- indicatrice ; celle-ci est en aluminium pour réduire au minimum le moment d’inertie de l’équipage mobile.

Cet équipage, parfaitement équilibré, est renfermé dans un tube à embase qui s’engage entre les pôles de l’aimant A en forme d’anneau ou de tore [fi y. 90) ; ce tube est muni à ses deux

extrémités d’une traverse sur le milieu de laquelle est fixée la chape d’une des deux crapaudines supportant les extrémités de l'axe de l’équipage mobile.

A l’intérieur du cadre galvanométrique est centrée et fixée une bille d'acier F qui diminue la réluctance du circuit magnétique de l’aimant.

Dans les ampèremètres (/SV/. 91), le circuit du cadre galvanométrique a une résistance moyenne de 0,5 ohm et un courant d’une intensité de 0,05 ampère suffit pour donner à l’équipage mobile une déviation ésrale à la totalité de l’échelle.

Afin de pouvoir mesurer des courants d’intensité supérieure à 0,05 ampère, on place le circuit du cadre mobile en dérivation aux extrémités d’un shunt approprié à l’intensité du courant à mesurer ( fiy . 92). Ces shunts sont constitués par des feuilles de maillcchort de I mm d’épaisseur, soigneusement soudées par

leurs extrémités à deux blocs de cuivre munis de mâchoires auxquelles se fixent les conducteurs du circuit extérieur. La liaison entre l’ampèremètre et le shunt s’établit à l’aide de deux fils souples, de 1 m de longueur environ, dont les extrémités sont munies d’une broche conique que l’on fixe, d’un côté dans un trou réservé, à cet effet, à l’extrémité du shunt, de l’autre dans une des bornes de l’instrument.

Dans ces conditions, il est impossible de se servir de conducteurs autres que ces fils souples dont l'emploi est indispensable pour effectuer les mesures avec exactitude, car leur résistance a été calculée en conséquence.

L’emploi de shunts séparés présente l’avantage de ne nécessiter qu’un seul ampèremètre pour effectuer des mesures d'intensités très différentes. Après étalonnage, chaque shunt est muni d’une plaque portant l’indication de la valeur maximum en ampères pour laquelle il a été établi et de sa résistance exprimée en microhms.

Fig. 91. — Ampèremètre Chauvin et Arnoux à cadre mobile.

Fig. 92. — Shunt d’ampèremètre Chauvin et Arnoux à cadre mobile.

Le voltmètre ne diffère de l’ampèremètre que par la résistance donnée à l'enroulement du cadre mobile qui a toujours une valeur de 75 ohms et par l’addition de résistances disposées en série à la suite du cadre et dont la valeur est appropriée à la différence de potentiel maximum que doit mesurer l’instrument.

AMPÈREMÈTRES ET VOLTMÈTRES

Un courant de ri milliampères dans la bobine mobile suffit pour imprimer à l’aiguille indicatrice une déviation égale à la totalité de l’échelle graduée. Comme la résistance de l'enroulement du cadre mobile n’est qu’une petite fraction de la résistance totale, on conçoit que les indications de l’instrument soient pratiquement indépendantes des variations de la température.

Dans les instruments Chauvin et Arnoux, le conducteur positif s’attache à la borne de gauche et le négatif à la borne de droite.

La faible intensité de courant qu’exigent ces voltmètres pour leur fonctionnement ainsi (pie la petite résistance donnée au cadre galvanométrique ont permis d'uliliser le même instrument pour mesurer des tensions très différentes. A cet effet, l’instrument est muni, sur le pour-

Fio. 93. — Caisse de contrôle Chauvin et Arnoux.

tour de son boîtier, de plusieurs bornes correspondant à diverses résistances additionnelles. La borne de gauche, marquée O, est commune aux divers circuits; la borne de droite correspond à la tension la plus élevée que peut mesurer l'instrument et les bornes intermédiaires à des tensions dont la valeur va en diminuant à mesure que l’on s'avance vers la gauche.

Sous le nom de caisse de contrôle, les constructeurs ont réuni dans une boîte un voltmètre et un ampèremètre avec ses shunts [fig. 93).

Le voltmètre a une graduation de 150 divisions et peut être utilisé avec cinq sensibilités différentes pour chacune desquelles on obtient le maximum de la déviation.

1er circuit, — 3 volts — chaque division correspond à 0,02 volt.

4e — 300 — — — 2 volts

L’instrument est muni d'un bouton commandant un interrupteur-inverseur. Lorsque l’aiguille tend à dévier en sens inverse de la graduation, il suffit de pousser le bouton à droite ou à gauche, suivant le cas, pour inverser les communications. Lorsque le bouton est arrêté au milieu de sa course, le circuit se trouve interrompu.

L’ampèremètre a un cadran comportant 100 divisions et est accompagné de sept shunts qui permettent d’obtenir le maximum de déviation pour chacune des valeurs suivantes:

1 ampère, soit 0,01 ampère par division.

amperes —

5 ampères

Les mêmes constructeurs ont également exposé un instrument composé d’un voltmètre et d’un ampèremètre de construction identique à ceux qui viennent d’être décrits et destinés spécialement aux voitures automobiles électriques [fig. 94).

Fig. 94. — Voltmètre et ampèremètre Chauvin et Arnoux pour automobiles électriques.

Les deux instruments sont renfermés dans une boîte en noyer, parfaitement étanche Trois câbles sortent de cette boîte ; deux sont reliés à l'ampèremètre et le troisième au voltmètre.

La graduation de l’ampèremètre est établie, si on le désire, pour indiquer la récupération de courant lorsque le moteur de la voilure fonctionne comme génératrice, lors de la descente d’une rampe. Dans ces conditions, l’instrument peut mesurer 25 ampères à gauche du zéro et 100 ampères à droite.

I.e voltmètre peut également être étalonné pour que sa graduation soit utilisée pour le dernier tiers de la force électromolrice totale que peut mesurer l'instrument. Ainsi, au lieu d'indiquer de 0 à 120 volts, on peut le graduer de 80 à 120 volts ou de 100 à 150 volts.

L’ampèremètre et le voltmètre enregistreurs Chauvin et Arnoux (fig. 95) sont basés sur le même principe que les instruments qui viennent d’être décrits.

L’aimant est constitué par une seule pièce d’acier au tungstène sans pièces polaires rapportées.

Le cadre galvanométrique est formé d’un cadre de cuivre rouge, servant d’amortisseur élec*

AMPÈREMÈTRES ET VOLTMÈTRES

tromagnétique, sur lequel est, enroulé du lil de cuivre recouvert de soie. Ce cadre, monté sur pivots entre deux pointes engagées dans des < rapaudines en pierre fine, oscille autour d’un cylindre de fer doux qui a pour objet de dimiivi ;r la réluctance du circuit magnétique constitué par l'aimant permanent.

Le courant est amené au cadre mobile par deux ressorts spiraux.

Malgré la faible valeur de la puissance électrique dépensée dans ce cadre, valeur qui ne dépasse pas O,^ watt pour une déviation maximum de 36°, les forces en jeu sont suffisantes pour assurer l’inscription du diagramme avec un tracé donnant rigoureusement toutes les variations, grâce à la substitution à la plume ordinaire d’une plume-molette n’entravant pas d’une façon appréciable les mouvemenls du cadre mobile. Cette plume-molette trace un trait très délié sur le papier par roulement et non par frottement et permet de donner à l’instrument une très grande sensibilité.

Deux bras articulés sur l’aimant portent un secteur gradué dont les divisions servent à repérer la position de l’aiguille porte-plume en l’absence de papier sur le cylindre enregistreur. Ce secteur gradué permet également de se servir de l’instrument comme d’un voltmètre ou d’un ampèremètre ordinaire. 11 suffit de relever ce cadran divisé pour écarter la plun e du cylindre lorsqu’on veut transporter l’instrument ou placer le papier divisé destiné à recevoir le diagramme.

Un petit curseur placé sur l’aiguille permet de régler sa position avec une très grande exactitude.

Le mouvement d'horlogerie, ordinairement employé pour actionner le cylindre enregistreur, effectue un tour en vingt-quatre heures et est muni d’un échappement ordinaire à cylindre.

Dans les instruments à déroulement rapide, cet échappement est remplacé par un régulateur électromagnétique. Le remplacement du papier sur le cylindre s'effectue avec la plus grande facilité grâce à un dispositif spécial. Les feuilles de papier employées sont divisées et chiffrées en heures dans le sens de leur plus grande longueur et en cinquante divisions égales, par groupes de cinq divisions, dans le sens perpendiculaire. Ces dernières divisions ne portent pas de chiffres, car l’enregistreur pouvant être employé avec des sensibilités différentes, il est toujours facile de porter ces chiffres après coup et suivant la sensibilité avec laquelle doit être obtenu le diagramme enregistré. La réalisation d'un dispositif galvanomélrique comportant une graduation en divisions égales présente cet avantage que les diagrammes peuvent être intégrés à l’aide d’un planimètre, bien qu’ils soient rapportés à un système de coordonnées rectilignes et curvilignes, la courbure des ordonnées curvilignes étant telle que les surfaces des différents petits parallélogrammes, à côtés rectilignes et curvilignes deux à deux, ne diffèrent

au maximum que de c'est-à-dire d'une quantité inférieure aux erreurs qu’on peut

commettre d’autre part.

Fig. 93. — Ampèremètre enregistreur Chauvin et Arnoux.

L’ËLECTRICITË A L’EXPOSITION

Les ampèremètres enregistreurs sont pourvus de shunts interchangeables établis pour les différentes valeurs maxima à mesurer et qu’il suffit de substituer l’un à l’autre pour faire varier la sensibilité de l’instrument dans le rapport voulu. Ces shunts se relient à l’enregistreur par des fds souples ; la série complète comprend douze de ces shunts, correspondant aux intensités maxima de 1 ; 2,5 ; 5 ; 10 ; 25 ; 50 ; 100 ; 250 ; 500 ; 1 000 ; 2 500 et 5 000 ampères.

Les déviations de l’instrument étant proportionnelles à l’intensité du courant, le zéro de la graduation peut être placé, par un simple décalage du piton du spiral antérieur, en un point quelconque de l’échelle des ordonnées du diagramme sans qu’il soit nécessaire de procéder à un nouvel étalonnage. On peut ainsi enregistrer simultanément le sens et l’intensité d’un courant, cas qui se présente notamment lorsqu’on veut utiliser l’instrument pour enregistrer la charge et la décharge d’une batterie d’accumulateur.

Ampèremètre et voltmètre de la Compagnie générale d’électricité de Creil (anciens établissements Daydé et Pillé). — Dans ces instruments, le cadre mobile est monté sur pivots et des spiraux en bronze phosphoreux servent pour amener le courant et produisent en même temps le couple antagoniste.

Dans les voltmètres, la résistance additionnelle est logée dans le boîtier entre les branches de l’aimant. Cette résistance peut être fractionnée lorsque le voltmètre est établi pour plusieurs sensibilités.

Dans les ampèremètres, le cadre mobile est dérivé aux bornes d’un shunt. Ces shunts ont tous la même résistance lorsqu’ils s’appliquent à des instruments pouvant mesurer la même intensité maximum; ils sont, par conséquent, interchangeables, l’étalonnage de l’ampèremètre s’effectuant en agissant sur une petite résistance supplémentaire montée en série avec le cadre mobile.

Ampèremètres et voltmètres du laboratoire Volta. — La maison Gaiffe a construit ces instruments, imaginés et étudiés par MM. Abdank-Abakanowicz et Meylan.

Dans les instruments de précision, dont la figure 96 montre la disposition schématique, on a cherché à rendre la bobine mobile facilement amovible. A cet effet, elle est disposée de manière à pouvoir être enlevée sans qu’il soit nécessaire de démonter le noyau de fer doux aa , qui sert à diminuer la réluctance du circuit magnétique de l’aimant fixe NS.

La bobine mobile b est enroulée et collée

Fig. 96. — Coupe du volt- à la gomme-laque sur une cloche cylindrique c mètre de précision du ... „ , , ,,

- -- - en aluminium, lixee en a sur 1 axe ÜO qui

laboratoire Volta.

Fig. 97. — Détails de construction de la bobine mobile du voltmètre de précision du laboratoire Volta.

pivote dans des crapaudines en pierre fine.

Comme on le voit sur la figure 97, les fils de la bobine descendent verticalement suivant deux génératrices diamétrales E" et, à la partie inférieure de la cloche en aluminium, se recourbent en EE' pour suivre la courbure de cette dernière.

Dans ces conditions, la cloche peut coiffer le noyau de fer doux aa sans que la bobine mobile y fasse obstacle.

Pour éviter toutes déformations de la graduation, les divisions sont gravées sur un cadran métallique.

Dans ce type d’instruments, comme dans tous les instruments du même genre, la bobine mobile agit sur l’aimant, tout comme un induit de dynamo, en produisant une réaction électromagnétique; les ampères-tours démagnétisants du cadre tendent à faire perdre à l'aimant permanent une partie de son moment magnétique. Par suite de l’affaiblissement de l'aimant, c’est-à-dire à cause de la diminution d’un des facteurs du couple produisant la déviation, l'instrument donne des indications plus faibles qu’elles ne le sont réellement.

Afin d’éviter cet inconvénient, peu sensible dans les voltmètres, mais beaucoup plus fréquent dans les ampèremètres des stations centrales qui subissent de fortes et fréquentes

AMPÈREMÈTRES ET VOLTMÈTRES

variations de charge, et dans ceux des usines de tramways exposés à des courts-circuits, les inventeurs ont imaginé un second type d’instruments, dans lequel la cause de déréglage signalée est évitée en disposant l’aimant de manière qu’un seul côté du cadre mobile agisse pour produire le couple déviant.

L'aimant a ses deux branches NN' et SS' repliées suivant une courbure dont l’axe de la bobine mobile, projeté en O, constitue le cenlr e (/?</ 98). Le côté a de la bobine mobile aa! se déplace seul dans l’entrefer, qui a une largeur de 2,5 mm, largeur que l’on peut modifier et régler à l’aide d’une pièce polaire mobile b , en fer doux.

Le couple déviant est, par suite, réduit de moitié, toutes choses égales d’ailleurs ; mais, par contre, la réaction due au cadre mobile tend plutôt, sinon à augmenter, du moins à maintenir constante l’aimantation de l’aimant fixe.

Le noyau de fer doux, placé d’ordinaire à l’intérieur de la bobine mobile, se trouve naturellement supprimé dans ce modèle d’instrument. Le cbamp dans l’entrefer a une valeur de 1 300 gauss; l’apériodicité se trouve très peu diminuée.

Pour la vérification des instruments placés sur les tableaux de distribution, le laboratoire Yolta a réalisé un type de voltmètre et d’ampèremètre de construction analogue et à trois sensibilités.

L’ampèremètre est muni, à cet effet, de trois shunts permettant de mesurer de 0 à 3, de 0 à 30 et de 0 à 300 ampères; dans le voltmètre, les résistances additionnelles sont calculées pour pouvoir mesurer de 0 à 3, de 0 à 150 et de 0 à 750 volts. Les fiches amenant le circuit aux différents shunts ou résistances sont de grosseur différente afin d’éviter toute erreur.

Ces instruments sont aussi construits avec système enregistreur. Dans ce cas, les dimensions de l’aimant sont plus grandes, afin d’obtenir un couple déviant atteignant 20 grammes-centimètres; ce couple puissant peut vaincre facilement les frottements de la plume sur le papier.

Le système enregistreur comporte une seconde plume fixe qui trace la ligne des zéros, afin de prévenir les erreurs dues au papier mal placé et sur lequel la ligne de repère est tracée d’avance.

Un dispositif spécial permet d’utiliser ces appareils enregistreurs sur les locomotives électriques et sur les voitures de tramways. Ce dispositif consiste en un cadre ou châssis en bois que l’on fixe directement aux parois de l’abri de la locomotive ou sur un panneau de la voiture automotrice.

L’instrument est placé au milieu du châssis et des tampons élastiques en caoutchouc, disposés suivant trois plans perpendiculaires, amortissent suffisamment les oscillations dues aux trépidations. L’instrument est ainsi maintenu de haut en bas, de gauche à droite et d’avant en arrière.

Le caoutchouc présente l’avantage sur les ressorts d’offrir une élasticité considérable, tout en n’ayant qu’une faible inertie propre.

Ampèremètre et voltmètre oe l’Allgemeine Elektricitàts Gesellschaft. — Cette Société exposait plusieurs modèles de voltmètres et d’ampèremètres à bobine mobile. La figure 99 montre l’aspect extérieur d’un millivoltmètre de précision et la figure 100 celui d’un ampèremètre pour tableau de distribution.

Dans les voltmètres, on cherche à rendre pratiquement négligeables les corrections nécessitées par les variations de température en bobinant le cadre mobile avec du fil de cuivre et en établissant la résistance additionnelle en maillechort ou en autre métal de résistivité consta'nte avec la température dans les limites de la pratique. La résistance du cadre mobile étant excessivement faible par rapport à celle de la résistance additionnelle, la résistance totale no varie que d’une façon négligeable,, On peut, du reste, tenir compte des variations de la

Fig. 98. — Ampèremètre à cadre mobile non démagnétisant du laboratoire Yolta.

température en faisant subir aux lectures une correction; dans ce cas, l’instrument est muni d’un thermomètre (fig. 99) et est accompagné d’une table de correction.

Ampèremètre et voltmètre Hartmann et Braun. — Ces instruments [fig. 101) ont été spécialement étudiés pour les tableaux de distribution.

Le boîtier est en fonte et le couvercle ne laisse visibles que la graduation et l’extrémité de l'aiguille indicatrice.

Fia. 101. — Ampèremètre à bobine mobile Hartmann et Braun.

Fia. 102. — Ampèremètre il bobile mobile Hartmann et Braun avec graduation sur le côté.

Ce boîtier en fonte, dont l’épaisseur est assez forte, a pour objet de mettre l’instrument à I abri des perturbations causées par le voisinage de champs magnétiques très puissants. Dans ces conditions, ces instruments peuvent être utilisés à proximité de dynamos en charge.

Un autre modèle des mêmes constructeurs [fig. 102) est disposé pour occuper le moins de largeur possible sur les tableaux de distribution. Le boîtier est monté à charnière et peut pivoter dans un cadre autour du petit côté inférieur de ce cadre. On peut ainsi régler l'inclinaison de l’instrument pour rendre toujours facile l’observation de l’aiguille.

AMPÈREMÈTRES ET VOLTMÈTRES

Ampèremètres et voltmètres Siemens et IIalske. — Indépendamment de plusieurs modèles d’ampèremètres et de voltmètres de précision à cadre mobile, de construction analogue à ceux décrits précédemment, la Société Siemens et IIalske exposait un millivoltmètre et milliampèremètre de précision, en un seul instrument (/%/. 103), dont la bobine mobile a 1 ohm de résistance, avec échelle absolument proportionnelle de 150 divisions et presque apériodique.

Cet instrument permet de mesurer directement des intensités de 0 à 0,15 ampère et des tensions de 0 à 0,15 volt.

Il comporte un certain nombre d’accessoires permettant d’effectuer les mesures dans des limites plus étendues et qui sont les suivantes :

1° Boîte de résistances en manganin de 9,99 et 999 ohms pour mesurer des tensions allant jusqu’à 1,5, 15 et 150 volts {fig. 104);

Fig. 103.

Millivoltmètre et milliampèremètre Siemens et IIalske.

Fig. 104.

Boîte de résistances pour millivoltmètre Siemens et IIalske.

Fig. 105.

Shunt pour milliampèremètre Siemens et IIalske.

2° Boîte de résistances en manganin de 9,99, 999 et 1 999 ohms pour tensions jusqu’à 1,5, 15, 150 et 300 volts ;

3° Boîte de résistances en manganin de 9,99, 999 et 4 999 ohms, pour tensions jusqu’à 1,5, 15, 150 et 750 volts;

4° Boîte de résistances en manganin de 9,99, 999 et 9 999 ohms pour tensions jusqu’à 1,5, 15, 150 et 1 500 volts ;

5° Des shunts de 1/9 ohm de résistance, pour mesurer des intensités allant jusqu’à 1,5 ampère {fig. 105);

6° Entin une série de shunts de 1/19, 1/49, 1/99, 1/199, 1/499, 1/999, 1/1 999 et 1/4999 pour mesurer des intensités allant respectivement jusqu’à 3,7,5, 15,30, 75, 150, 300et 750 ampères.

Le même instrument se construit aussi avec un dispositif enregistreur mû par l’électricité.

D'autres modèles d’ampèremètres et de voltmètres de précision à plusieurs sensibilités, pour laboratoires, ainsi que des modèles de poche, étaient exposés par la même Société.

Voltmètres de précision lord Kelvin. — Ces instruments {fig. 106) à aimant tixe et à cadre mobile, présentent cette particularité qu’avant d’être étalonnés l’aimant subit une préparation spéciale qui rend les indications invariables, même longtemps après l’étalonnage. Le constructeur, M. James White, de Glasgow, établit deux modèles de ces voltmètres : l’un à cadran sur la face antérieure; l’autre à cadran sur le côté {fig. 107).

Ces voltmètres ont leur bobine mobile suspendue par des ressorts spiraux qui lui amènent le courant et produisent en même temps le couple antagoniste. Les pivots sont ainsi complèleinent supprimés, ce qui présente l'avantage d’éviter les frottements qui en résultent et aussi toute cause de dérangement due à des pivots faussés. Malgré l’absence de pivots, le centrage de la bobine mobile est néanmoins parfaitement assuré.

f/électricité a l’exposition

Lorsque l’aiguille est au zéro, elle vient buter contre un ressort très flexible [fi g. 106) ; grâce à cette disposition, l’aiguille se trouve suffisamment bloquée, lorsqu’on transporte l’instrument,

le ressort empêchant l’aiguille d'aller vers la gauche et la torsion des spiraux limitant son déplacement vers la droite.

Ampèremètre et voltmètre Caron. — Ces instruments, construits et exposés par la Société industrielle des Téléphones, diffèrent des instruments analogues à bobine mobile par la substitution d’un électro-aimant à l'aimant fixe, dispositif qui a pour objet de permettre d'utiliser les instruments genre Deprez-d’Arsonval pour la mesure des courants alternatifs.

Comme on le voit sur la figure 108, l’instrument se compose de deux électro-aimants en fer à cheval F, b , dont le noyau est en tôles minces et isolées entre elles et dont les bobines B, B' sont traversées par le courant à mesurer.

Entre les pièces polaires se meut, parallèlement a son plan, un cadre très plat C. en fil fin, supporté par une chape en aluminium mobile autour de l'axe D. Cette chape est munie, à sa partie inférieure, d’une tige DO, le long de laquelle peut se déplacer le contrepoids P.

Le courant, traversant les bobines et le cadre, tend h faire dévier ce dernier; la pointe Ü peut ainsi décrire un arc de cercle autour de l’axe J).

Le champ étant très sensiblement uniforme dans l’entrefer des électro-aimants, la déviation de la bobine est proportionnelle à l'intensité du courant dans les ampèremètres, à la différence de potentiel appliquée dans les voltmètres.

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Fin. 108 et 109. — Détails de construction de l’ampèremètre Caron.

Le déplacement de la pointe O est amplifié au moyen de deux bielles OO'", O O', 1 articulation O' s’effectuant sur l’aiguille indicatrice AO". Un petit ressort spiral S sert à fixer le zéro de l’instrument et à annuler l’effet des temps perdus dans les articulations des bielles.

AMPÈREMÈTRES ET VOLTMÈTRES

Ces instruments sont rendus sensiblement apériodiques par l’emploi d’amortisseurs à air, constitués par des cloches b, b', dans lesquelles se déplacent sans frottement les pistons a , fixés d’une manière rigide sur la tige DO par l’intermédiaire d’une traverse ce'.

Le réglage de l’instrument s’effectue en déplaçant convenablement le contrepoids P. Il est nécessaire que l’instrument soit fixé dans une position parfaitement verticale et, pour mettre l’aiguille au zéro, on agit sur le piton p du ressort spiral en manœuvrant des vis de rappel placées en dehors du boîtier.

Le voltmètre ne diffère de l’ampèremètre que par la résistance donnée aux bobines ; les bobines de l’électro-aimant et la bobine mobile sont reliées en série.

L’enroulement des bobines de l’électro-aimant des voltmètres estfuNten fil de maillechort afin de donner la prépondérance au facteur résistance ohmique dans le terme impédance de l’enroulement. Le décalage entre la tension et l’intensité du courant est ainsi réduit autant qu’il est possible et les indications de l’instrument sont sensiblement indépendantes de la fréquence.

En plaçant dans le voltmètre un tout petit transformateur dont le primaire est branché en dérivation sur les bornes de l’instrument et dont le secondaire est dérivé sur la bobine mobile, on arrive à rendre les indications tout à fait indépendantes de la fréquence. Il est nécessaire, pour obtenir ce résultat, que le primaire du petit transformateur ait une très grande résistance ohmique. Dans ces conditions, la tension dans le secondaire augmente alors un peu avec la fréquence; cette action complémentaire compense le retard qui est la conséquence d’une augmentation de fréquence.

Les voltmètres destinés à fonctionner sur des circuits à haute tension sont branchés sur le secondaire d’un petit transformateur réducteur.

Les ampèremètres pour courants de haute ou de basse tension et pour toutes intensités sont toujours accompagnés d’un petit transformateur dont le primaire, branché en série sur les conducteurs de la canalisation, ne comporte qu’une seule spire. Le secondaire a toujours une très grande résistance ohmique.

Les instruments Caron ne sont pas influencés par les champs magnétiques extérieurs, ni par les effets d’hystérésis ; leurs indications sont indépendantes des variations de fréquence et de température. Ils n’ont pas été étudiés pour être utilisés sur les circuits à courant continu.

Instruments de divers constructeurs. — Indépendamment des instruments qui viennent d’ètre décrits, il convient de citer ceux qui étaient exposés par diverses maisons et qui ne diffèrent des types précédents que par des détails de construction.

Des voltmètres et des ampèremètres à bobine mobile, du genre Deprez-d’Arsonval, étaient exposés par MM. Cromptonet Cie, de Londres; Keyser-Schmidt, de Berlin; la Norton Electrical Instrument C°, deManchester (Etats-Unis); la Eldridge Manufacturing C°, de Springfield (Etats- Unis), etc.