INSTRUMENTS A INDUCTION

Ampèremètre et voltmètre de l’Allgemeine Elektricitâts Gesellschaft. — Ces instruments, destinés spécialement à la mesure des courants alternatifs, sont basés sur le principe des réactions produites par un flux variable s’exerçant entre des pièces métalliques fixes et mobiles convenablement disposées.

En principe, l’axe A ( fi. g . 110) qui porte l’aigui ile indicatrice est muni d’un léger disque en aluminium ou en cuivre rouge, susceptible de tourner dans l’étroit entrefer d’un électro-aimant M excité par un courant alternatif. Des écrans T, T, de forme convenable et faisant corps avec l’électro-aimanl M, entourent partiellement le disque A, de telle sorte que le flux traverse ce disque directement sur une des parties de sa surface et agit ailleurs sur les écrans. Le flux produit par l’électro-aimant M, traversant directement une portion du disque A, produit dans ce dernier des courants de Foucault. Les écrans T, T, également en cuivre, sont aussi le siège de courants d’induction de même sens que ceux développés dans le disque. Il en résulte un couple qui s’exerce, dans le sens de la flèche, entre le disque mobile et les écrans fixes.

A ce couple moteur, il suffit d’opposer un couple résistant opposé au premier et produit, par exemple, par la torsion d’un ressort pour pouvoir mesurer l'effort développé entre le disque mobile et les écrans et obtenir ainsi une mesure des courants excitant l’électro-aimant M. Le circuit magnétique de ce dernier est naturellement constitué par des feuilles de tôle isolées afin

de ne donner lieu qu’à des pertes par hystérésis.

Les ampèremètres et les voltmètres à induction ne diffèrent entre eux que par la résistance donnée à la bobine de l’électro-aimant M.

Les bords du disque mobile sont placés entre les branches d’un aimant permanent afin de rendre ses mouvements apériodiques.

Les instruments à induction électro-magnétique présentent deux avantages importants au point de vue de la mesure des courants alternatifs :

1° Les courants induits dans le disque mobile et dans les écrans ont la même forme ' par suite, les indications données par ces instruments sont indépendantes de la forme des courbes de courant;

2° Les courants induits dans le disque mobile et dans les écrans sont toujours de même phase. Il s'ensuit que les indications données sont indépendantes du coefficient de self-induction de la bobine de l’électro-aimant M et ne dépendent que de la valeur de la réactance de cette bobine. Dans ces conditions, les résistances non inductives que l'on est dans l’obligation d’employer pour constituer les bobines à fil fin des voltmètres peuvent être remplacées par des bobines inductives beaucoup moins coûteuses.

Les instruments à induction ne peuvent, toutefois, être utilisés que pour mesurer des courants de même fréquence que ceux qui ont servi à l’étalonnage.

Fig. 110.— Principe des instruments à induction.

Fig. 111. — Vue intérieure d'un voltmètre à induction de l'Allgemeine Elektricitats Gesellschaft.

Fig. 112. — Voltmètre à induction de l'AlIgemeine Elektricitiits Gesellschaft.

Les figures 114 et 112 montrent respectivement l’aspect extérieur et l’intérieur du voltmètre à induction. Les écrans ne dépassent pas les pôles de l’électro-aimant M, comme on le voit en T sur la figure 1 10; afin d’éviter que le bord de droite des pôles de M n’agisse sur le disque mobile et ne contre-balance en partie l’effet exercé par le bord de gauche, les écrans sont retroussés et masquent les pôles de M sur la partie de droite.

Ces voltmètres se construisent pour différentes tensions jusqu’à 1 000 volts. Pour mesurer des tensions plus élevées, on utilise les mêmes instruments en y adjoignant un petit transformateur réducteur de tension ( fig . 113). Dans ces conditions, le voltmètre n’est jamais relié directement avec le circuit à haute tension.

AMPÈREMÈTRES ET VOLTMÈTRES

Lorsque les ampèremètres doivent être branchés sur des circuits à haute tension, on utilise, comme pour les voltmètres, un transformateur [fig. 113) dont l’enroulement à haute tension est très soigneusement isolé. L’ampèremètre est branché sur le circuit secondaire, comme le montre la figure 114.

Fici. 113. Fig. 11-4.

Transformateur réducteur de tension. Montage d’un ampèremètre avec son transformateur.

Les ampèremètres utilisés sur des circuits à basse tension peuvent également être munis de transformateurs spéciaux lorsqu’on a à mesurer de grandes intensités. On n’a plus alors l’obligation de dévier les conducteurs de grande section pour les faire passer par le tableau de

Fig. 11S. — Ampèremètre à induction de l'AUgemeine Klektrieitâls Gesellscliaft avec son transformateur.

distribution. La figure Ho montre le dispositif de montage employé dans ce cas. Le transformateur de l’ampèremètre est directement intercalé sur les conducteurs principaux, et l’ampèremètre peut alors être placé aune certaine distance.

L’ampèremètre avec transformateur est également d’un emploi très commode, lorsqu'on veut utiliser le même instrument sur plusieurs circuits sans avoir à les ouvrir pour l’intercaler. On évite ainsi d’installer des commutateurs spéciaux et il suffit déplacer un transformateur sur chaque circuit; l’unique ampèremètre se branche successivement sur les divers enroulements

secondaires des transformateurs, à l’aide d’un simple commutateur. La figure 116 montre ce dispositif pour deux circuits.

On obtient ainsi des mesures comparatives très exactes, résultat difficile à obtenir avec

plusieurs instruments dont les indications sont rarement concordantes.

Les instruments à induction ne sont naturellement utilisables que pour la mesure des courants alternatifs.

Fig. 116. — Montage d’un ampèremètre à induction desservant deux circuits.

Ampèremètre et voltmètre Ferraris. —

Ces instruments, construits et exposés par la Société Siemens et Ilalske, de Berlin, se composent, comme on le voit sur la figure 117, d'un léger tambour en aluminium bb, en forme de cloche, dont les bords pénètrent dans les entrefers de deux systèmes d'électroaimants ee, ff. A l’intérieur de la cloche, on trouve un cylindre c en fer doux destiné à diminuer la réluctance des circuits magnétiques des i électro-aimants.

Les électros f, f sont recouverts d’un enroulement traversé par le courant à mesurer. Au contraire, les enroulements des noyaux e, e sont fermés sur euxmêmes.

Il se produit, par suite, un champ tournant qui

Fig. ÎFÏ. — Détails de construction des ampèremètres et voltmètres Ferraris.

Fig. 118. — Ampèremètre Ferraris.

tend à entraîner la cloche en aluminium retenue par un ressort spiral formant le couple antagoniste.

La déviation est fonction de l’intensité ou de la tension du courant qui circule dans les bobines /", f et qui induit des courants de phases différentes dans les électros e, e.

L’apériodicité est obtenue par un frein électromagnétique constitué par un disque d’aluminium calé sur l’axe cl et mobile entre les branches d’aimants permanents.

La figure 418 montre l’aspect extérieur des instruments Ferraris.

INSTRUMENTS THERMIQUES

Ampèremètres et voltmètres Hartmann et Braun. — L’ampèremètre et le voltmètre thermiques construits par la maison Hartmann et Braun, de Francfort, comportent un fil en alliage de platine et d'argent de 0,6 mm de diamètre et d’une longueur de 16 cm, maintenu à ses deux extrémités par des attaches fixées sur une platine (fig. 119).

AMPÈREMÈTRES ET VOLTMÈTRES

A ce fil esl fixé, vers son milieu, un autre fil en laiton disposé normalement ; ce second fil, de 10 cm de longueur et de 0,5 mm de diamètre, a son extrémité libre fixée par une vis.

Du milieu du fil de laiton part un fil de cocon qui, tendu sur une petite poulie montée sur un axe mobile, est fixé, d’autre part, à un ressort-lame, grâce auquel tous les fils sont maintenus tendus.

Toutes les bornes de serrage sont isolées de la platine qui les supporte. Les deux bornes de serrage qui maintiennent les extrémités du fil de platine-argent sont reliées respectivement aux bornes d’entrée et de sortie du courant, de sorte que le courant à mesurer ne traverse uniquement que ce fil.

A la poulie mobile, dont les extrémités de l'axe, taillées en pointe, pivotent dans des trous garnis de rubis, est adaptée une aiguille indicatrice qui se déplace devant un cadran dont la graduation est tracée empiriquement.

Ce mécanisme fonctionne de la manière suivante : Lorsque le courant traverse l’instrument, le fil de platine-argent, s’allonge et s’infléchit; par suite, la distance des points d’attache du fil de laiton diminue et ce dernier s’infléchit aussi, de sorte que le fil de cocon allant du milieu du fil de laiton à la poulie est sollicité par le ressort-lame et s’enroule, imprimant ainsi à la poulie un mouvement de rotation. Ce mouvement de rotation permet de mesurer l’intensité ou la tension du courant passant dans l’instrument. Le dispositif qui vient d’être décrit amplifie considérablement les augmentations de longueur du fil de platine-argent.

Pour rendre les indications de l’instrument indépendantes de l'influence de la température extérieure, la platine qui sert de support au fil dilatable est formée, entre les deux bornes d’attache, partie en laiton, partie en fer, en proportions convenables. Grâce à cette disposition, la platine a le même coefficient de dilatation que le fil. En outre, la masse de cette platine est réduite au minimum, afin que l’état d’équilibre thermique se produise rapidement.

L’une des bornes d’attache du fil dilatable est disposée de manière que l'on puisse la déplacer à l’aide d’une vis, afin de pouvoir, au besoin, ramener l’aiguille indicatrice au zéro de la graduation.

Fig. 119.

Ampèremètre thermique Hartmann et Braun.

Pour obtenir une apériodicité aussi parfaite que possible, l’axe supportant l’aiguille est muni d’un léger disque en aluminium qui se meut entre les pôles d’un puissant aimant permanent.

La sensibilité de ces instruments est plus grande vers la fin de la graduation qu’au commencement, l’énergie dépensée dans le fil dilatable (RI'1) augmentant proportionnellement au carré de l’intensité.

Le fil de platine-argent est disposé horizontalement afin de lui communiquer, en lous ses points, la même température que celle qu'accuse la platine lui servant de support. Si le fil était disposé verticalement, on n’obtiendrait pas le même résultat, étant donné que l’instrument s’échauffe davantage à sa partie supérieure.

Dans les ampèremètres, le fil dilatable est monté en dérivation aux bornes d’un shunt traversé par le courant à mesurer. La perte de tension dans l'instrument varie de 0,2 à 0,3 volt.

Dans les voltmètres, le fil dilatable a une résistance de 14,5 ohms. L’intensité de courant nécessaire pour obtenir le fonctionnement de l’instrument est d’environ 0,21 ampère. 11 en résulte que ce voltmètre peut être utilisé pour mesurer des différences de potentiel très faibles,

au-dessous de 3 volts. Lorsqu’un voltmètre doit donner la déviation maximum pour des différences de potentiel inférieures à 3 volts, on fait passer le courant à travers le. fil de laiton, mis en communication avec l’une des bornes, et on relie les deux extrémités du lil platine-argent à l’autre borne ; la résistance se trouve ainsi réduite au quart. Pour des tensions supérieures à 3 volts, on ajoute des résistances en constantan qui sont montées en série avec le fil de platineargent et que l’on dispose au fond du boîtier de l’instrument. Comme le fil de platine argent a un coefficient de température faible et la résistance en constantan un coefficient nul, que, par suite, le rapport entre les deux est grand, la résistance totale du voltmètre et aussi ses indications sont indépendantes de la température extérieure.

MM. Hartmann et Braun avaient également exposé un ampèremètre thermique enregistreur [fig. 120), qui comporte un fil dilatable traversé par une partie du courant à mesurer. Un second fil, identique au premier, mais qui n’est pas traversé par le courant, subit les effets des variations de température de l’atmosphère ambiante et en compense les effets.

La dilatation du fil thermique est amplifiée par un dispositif spécial qui fait tourner, dans le même sens, deux poulies légères et de grand diamètre, visibles, sur la figure 120, en haut et en bas de la boîte qui renferme l’instrument.

Un fil formant courroie est placé sur les deux poulies et porte, d’un côté, une plume, servant en même temps d’index mobile devant une échelle graduée et de plume inscrivante traçant sur le papier du tambour enregistreur la courbe des intensités en coordonnées rectangulaires.

Les oscillations sont amorties par l'emploi d’un frein électromagnétique, analogue à celui qui est employé dans les ampèremètres thermiques ordinaires des mêmes constructeurs.

Un mouvement d’horlogerie actionne le tambour enregistreur et un verrou permet de l’immobiliser et d’écarter en même temps la plume.

Cet instrument est facilement transportable et, dans la boîte vitrée qui sert à le renfermer, se rangent les trois pieds servant de support que l’on met en place lorsqu’on veut se servir de l’ampèremètre.

Fig. 120. — Ampèremètre thermique enregistreur Hartmann et Braun.

Ampèremètre et voltmètre Chauvin et Arnoux. — Les ampèremètres et voltmètres thermiques Chauvin et Arnoux [fig. 121) comportent les organes suivants :

1° Un fil dilatable en cuivre de 8 à 10 cm de longueur seulement;

2° Un dispositif amplificateur de la dilatation du fil ;

3° Un dispositif de compensation delà température extérieure.

Boni- amplifier la dilatation du fil échauffé par le passage du courant, on a utilisé la propriété suivante des triangles :

Soit un triangle AFB [fig. 122) dont l’angle F est très sensiblement égal à tt. On a, dans ces conditions :

p — a2 + b2 — 2 ab cos F ;

d’où, en différenciant, on obtient:

f'df — ab sin F d F,

c’est-à-dire :

AMPÈREMÈTRES ET VOLTMÈTRES

df ab sin l*1’

relation qui montre que la variation dF de l’angle F pour un allongement d/'du côté f est maximum, en faisant F très voisin de 180° et b le plus petit possible.

On pourrait aussi faire l’angle F très voisin de zéro.

Fn réalité, le côté b est constitué par le rayon d’un petit cylindre sur lequel le fil dilatable est fixé par une de ses extrémités.

Avec ce dispositif, on a pu obtenir une déviation de 90° avec une consommation d’énergie de 0,35 watt seulement dans le fil dilatable, ce qui correspond, dans l’ampèremètre, à un courant

iniques Chauvin et

Fig. 121. — Ampèremètre thermique Chauvin et Arnoux. Arnoux.

de 3,5 ampères sous 0,1 volt, alors que, dans les instruments similaires, il faut 0,i volt pour obtenir la même sensibilité.

Le dispositif compensateur de la température ambiante consiste à fixer parallèlement au fil dilatable un faisceau de fils identiques et à tendre le tout à l’aide d'un fort ressort en acier. On obtient ainsi la fixité du zéro, l’action de la température agissant également et en même temps sur tous les fils.

Le fil dilatable f s’attache, d'une part, à un axe dont le centre est en F et, d’autre part, à une pince B. La distance BF est invariable et le point B se déplace suivant l’allongement du fil. Le point B actionne l’aiguille indicatrice de l’instrument par l’intermédiaire d’un dispositif amplificateur mécanique. Les fils de compensation, de même métal que le til dilatable, sont tendus parallèlement à ce dernier et viennent s’attacher à la même pince B.

Le voltmètre thermique ne diiîère de l’ampèremètre qu’en ce que le fil dilatable qui, dans ce dernier, est dérivé aux bornes d’un shunt, se trouve, dans le voltmètre, monté en série avec une résistance non inductive de valeur appropriée.

Une vis spéciale permet de ramener l’aiguille indicatrice au zéro si, par suite d’accident, elle s’était déplacée.

Voltmètres Richard. — Les voltmètres thermiques exposés par M. J. Richard, de Paris, sont de deux types : à cadran et à enregistreur. Dans le but de supprimer les dispositifs amplificateurs de dilatation du fil, à cause de la délicatesse de ces organes, M. J. Richard emploie, comme fil dilatable un fil fin d’une certaine longueur.

Grâce à une série de cinq poulies de renvoi, cette longueur de fil peut se loger dans une boîte de 18 cm de diamètre extérieur.

Le fil traversé par le courant est d'un alliage spécial dont la résistivité est pratiquement constante, malgré les variations de température.

11 est monté dans le boîtier, comme le montre la figure 123, qui représente en plan et en coupe l’intérieur de l’instrument. Le fil est fixé, d'une part, en A, à un système compensateur B, quia pour effet de rendre les indications de l’appareil indépendantes de la température ambiante.

Ce compensateur est constitué par un ensemble de deux métaux, dont les coefficients de dilatation sont très différents et qui ne sont autres que le zinc et l’acier-nickel connu sous le nom d’acier Guillaume.

Du point A, le fil passe successivement dans les gorges de petites poulies en ivoire P2, P3, P,(, Ps, montées sur pointes, et aboutit à l'extrémité du petit bras d’un levier C. Au grand bras de ce levier s’attache un autre fil, inactif, qui, après avoir fait un tour sur le tambour T, calé sur l’axe de l’aiguille E, vient se souder à l’extrémité D d'un ressort R destiné à maintenir l'ensemble dilatable constamment tendu.

On amène l’aiguille au zéro de la graduation en agissant sur une vis Y qui fait varier la position du compensateur B.

On accède à cette vis par une fenêtre pratiquée sur le pourtour du boîtier, cette fenêtre étant normalement fermée par une petite porte.

Le (il dilatable est monté en série avec un rhéostat H, établi avec un fil identique au fil dilatable. Ce rhéostat n’a pas de self-induction et sa résistance est réglée d’après la tension maximum que doit supporter le voltmètre.

L'ensemble du mécanisme est disposé sur un châssis métallique évidé sur lequel se place le boîtier en tôle oxydée.

Le rhéostat est placé dans ce boîtier muni de plusieurs ouvertures destinées à assurer un bon refroidissement.

Chaque ouverture est munie d’une chicane qui, sans gêner la circulation de l’air, empêche l’introduction de corps étrangers dans l'instrument. Ces voltmètres sont très sensibles et particulièrement apériodiques. Le zéro présente une grande stabilité et le fil dilatable peut être facilement remplacé en cas d’accident.

La figure 124 montre l’aspect d’ensemble des voltmètres thermiques à cadran. Les divers modèles ne diffèrent que par la graduation ; chaque modèle peut donner des indications dans les limites ci-après :

300 à 1 000 volts.

20 à 60 volts.

100 à 300 volts.

AMPÈREMÈTRES ET VOLTMÈTRES

Le rhéostat est indépendant du boîtier à partir du modèle de 200 à 600 volts jusqu'à 300 à 1 000 volts. Pour les voltmètres destinés à mesurer des tensions plus élevées, le est remplacé par un petit transformateur réducteur de tension, ces derniers voltmètr exclusivement employés pour mesurer des tensions alternatives.

Dans le modèle enregistreur que représente la figure 123, l’aiguille est remplacée par un style d’aluminium terminé par une plume qui trace le diagramme sur un cylindre enregistreur à axe horizontal, faisant généralement un tour par 24 heures.

Les feuilles de ces enregistreurs donnent le volt par division pour le modèle de 60 à 130 volts.

Dans le type de 120 à 300 volts, chaque division correspond à 2 volts et respectivement à 3 et 4 volts pour les types de 180 à 450 volts et de 240 à 600 volts.

Les dimensions d’encombrement du voltmètre thermique enregistreur sont : longueur 21 cm, hauteur 37 cm, profondeur 20 cm.

Ampèremètre et voltmètre Olivetti. — Dans les ampèremètres thermiques, la dépense d’énergie est plus grande que dans les instruments du genre Deprez-d’Arsonval utilisés avec un shunt. C’est pour éviter cet inconvénient que M. Olivetti, d’Ivrea (Italie), a réalisé un nouveau modèle d’instrument thermique.

Le dispositif qu’il a employé est carac¬

celui de rhéostat es’ étant

Fig. 125. — Voltmètre thermique enregistreur J. Richard.

térisé par la diminution de la résistance du shunt et par le procédé d’amplification de la dilatation du fil traversé par le courant.

Dans l’ampèremètre, le fil thermique a une longueur de 10 à 12 cm et son diamètre est de 0,4 mm ; il est constitué par un alliage formé de 2 parties d’argent et d’une partie de platine. Cet alliage a une résistance spécifique de 32 microhms : centimètre, un coefficient de température qui est seulement de 0,00026 et un coefficient de dilatation linéaire atteignant 0,00013; il a, de plus, la propriété d’être inoxydable et d’avoir un point de fusion excessivement élevé ; enfin, sa résistance à la rupture est très grande, puisqu’un fil de 0,3 mm de diamètre ne se rompt que sous un effort de traction de 35 kg par millimètre carré de section.

La figure 126 montre schématiquement le moyen ingénieuxemployépar M. Olivetti pour réduire la consommation d’énergie dans le shunt de l’instrument. Le fil dilatable AB n’est pas simplement relié en dérivation, par ses extrémités A et B, aux bornes MN du shunt : la borne M est reliée par les trois points A, D et B avec le fil dilatable et la borne N, par les deux points C etE. Les connexions £B, e/D, «A, Ee, Ce sont établies par des lames très souples en argent soudées sur le fil AB et sur les barres et Ne, qui ont une résistance négligeable.

Si u est la chute de tension aux bornes du shunt MN, lorsque l’intensité du courant a une valeur I, si le fil AB, de résistance était branché entre MN, comme d'ordinaire, la consomma-

tion d’énergie électrique serait — • Avec le dispositif employé par M. Olivetti, la résistance réduite

des quatre parties du fil n’a plus pour valeur que — et la quantité d’énergie dépensée dans le fil 16m2

devient - Il est donc possible de diminuer d’une manière très notable la valeur de m, c’est-à-

dire la quantité d’énergie absorbée dans le shunt, tout en conservant à l'instrument la même sensibilité, autrement dit en dépensant dans le fil dilatable la même quantité de chaleur.

La résistance du shunt doit être pratiquement indépendante de sa température, afin que la chute de tension u à ses bornes soit proportionnelle à l'intensité du courant qui le traverse. Il est donc nécessaire que ce shunt, comme le fil dilatable, soit fait avec un métal ayant un coefficient de température très faible.

Le dispositif employé par M. Olivetti pour amplifier la dilatation du fil thermique est le suivant ( fig . 127) : le fil est attaché en P à une pince fixe et son extrémité opposée est soudée en F sur le levier OM tout près du point d’articulation O de ce levier.

Fig. 127. — Dispositif amplificateur de l’ampèremètre thermique Olivetti.

Fig. 128. — Fil thermique du voltmètre Olivetti.

Lorsque aucun courant ne traverse l'instrument, le levier et le fil thermique sont presque parallèles ; mais, si le fil PF, sous l’action du passage d’un courant, s’échauffe et s’allonge, le point M du levier OM vient en M', et la longueur MM' est beaucoup plus grande que l’allongement PF'-PF du fil thermique.

En M est fixée l’extrémité d’un cordonnet qui s’enroule dans la gorge d’une petite poulie r, calée sur l’axe de l’aiguille indicatrice I, tandis que l’extrémité opposée est attachée à un ressort m qui maintient le système constamment tendu. Sur l’axe de l’aiguille indicatrice est également fixé un disque évidé en aluminium dont les bords pénètrent dans l’étroit entrefer d’un aimant; on obtient ainsi un amortissement des oscillations qui assure l’apériodicité de l’instrument.

L’aiguille indicatrice de l’ampèremètre se déplace de 153 divisions sur le cadran pour un allongement du fil dilatable de 0,048 mm.

Le voltmètre thermique du même constructeur est représenté schématiquement sur la figure 128. Un fil de platine-argent de 0,03 mm de diamètre est enroulé plusieurs fois sur deux poulies de porcelaine munies de gorges.

Ces deux poulies sont distantes l’une de l’autre de 10 cm et, comme le fil dilatable fait environ 5 tours, sa longueur utile est de 1 mètre environ.

Chaque brin de fil se dilate, et l’allongement total est égal à la somme des allongements des 10 brins.

La poulie B est fixe, tandis que la poulie A actionne le petit bras d’un levier amplificateur qui commande l’aiguille indicatrice.

AMPÈREMÈTRES ET VOLTMÈTRES

Suivant la tension que doit pouvoir mesurer le voltmètre, on monte en série avec le fil dilatable une résistance appropriée, non inductive et constituée avec un fil de même nature.

La disposition en brins parallèles du fil dilatable rend l’instrument très robuste et permet ainsi de suppléer à la faible résistance mécanique d’un fil qui n’a que 0,0.‘{ mm de diamètre.

VOLTMÈTRES ÉLECTROSTATIQUES

Voltmètre Carpentier. — Cet instrument, basé sur le même principe que l’électromètre

du même constructeur, comporte les mêmes organes, mais est disposé pour pouvoir être fixé sur les tableaux de distributions.

Ce voltmètre (fig. 129) ne diffère de l’électromètre que par la manière dont est obtenu le couple antagoniste, dû ici à l'action de la pesanteur sur une petite masse en aluminium fixée à l’armature mobile.

L’instrument est gradué empiriquement en volts et l’armature est munie d’une légère aiguille en paille vernie qui se déplace sur le cadran gradué.

L’ensemble du système d’armatures fixes et mobiles repose sur un chariot à glissière qui permet d’enlever le cadre mobile de sa position normale pour vérifier l’état des pivots qui lui servent de suspension.

Ces voltmètres se construisent avec des graduations de 600 à 1 100 volts, de 700 à 1 500 volts, de 880 à 2 000 volts, de 1 000

Fig. 129. — Voltmètre électrostatique Carpentier.

à 2 500 volts et de 1 400 à 3 000 volts.

Voltmètre Chauvin et Arnoux. — Cet instrument [fig. 130) est basé sur le principe de

l’électromètre à quadrants de lord Kelvin. Il comporte deux secteurs, l’un fixe et l’autre mobile, chargés à des potentiels différents et qui s’attirent mutuellement ; le secteur mobile porte une aiguille indicatrice qui se déplace sur un cadran gradué.

Afin d’obtenir des déviations proportionnelles aux tensions, on a donné une certaine courbure au secteur fixe.

Le secteur mobile se meut entre les branches d’un aimant puissant ; par suite, il est le siège de courants induits qui rendent ses mouvements apériodiques.

Afin de protéger l’instrument contre les décharges électrostatiques susceptibles de produire un court-circuit entraînant la destruction du voltmètre, une des bornes est reliée au secteur mobile par l'intermédiaire d'une résistance non inductive, très élevée , constituée par un simple trait de crayon tracé sur une plaque de verre dépoli.

Les différents organes sont disposés sur

Fig. 130. — Voltmètre électrostatique Chauvin et Arnoux.

un plateau d'ébonite qui assure une isolation par-

faite, afin d’éviter toute perte, si faible soit-elle, qui aurait pour résultat de fausser les indications ; ils sont, en outre, recouverts d'une boîte métallique isolée, les préservant des influences électriques extérieures et qui peut, au besoin, être reliée à la terre.

Les prises de courant sont placées derrière le plateau isolant, hors de la portée de la main.

Des fils fusibles, placés à l’extérieur et faciles à remplacer, préservent les organes intérieurs en cas d'un court-circuit accidentel.

Voltmètre lord Kelvin. — Le voltmètre électrostatique de lord Kelvin (fig. 131) est constitué par un condensateur <à air dont l’armature verticale en aluminium et en forme de 8 est

Fio. 131. — Voltmètre électrostatique lord Kelvin.

placée entre deux armatures fixes en laiton, ayant la forme de secteurs. Cet électromètre ne comportant qu’une paire de secteurs, la sensibilité de l’instrument est moitié moindre que celle des électromètres qui en "comportent deux paires.

Les connexions entre les bornes de l'instrument et les armatures fixe et mobile du condensateur sont établies au moyen de tubes en U en verre, contenant un fil de coton humecté d’eau ; ce conducteur présente ainsi une grande résistance et on évite ainsi toute chance de détérioration de l’instrument, si un contact accidentel venait à se produire entre les armatures fixes et l'armature mobile ou la production d’un arc qui parfois aurait tendance à s’établir entre ces mêmes organes.

L’armature mobile est munie, à sa partie supérieure, d'une aiguille indicatrice qui se déplace devant un cadran gradué. Cette graduation comporte 60 divisions inégales, correspondant chacune à des différences de potentiel de valeur égale. A la partie inférieure de cette armature mobile, on peut accrocher différents poids servant à faire varier la sensibilité de l'instrument. Avec le poids le plus petit, chaque division du cadran correspond à 50 volts ; avec le poids moyen, à 100 volts, et, enfin, avec le gros poids, à 200 volts. Ces poids ont la forme d’un crochet,

AMPÈKEMÈTRES ET VOLTMÈTRES I

ce qui permet de les suspendre au besoin les uns aux autres pour obtenir des sensibilités intermédiaires.

Le voltmètre électrostatique lord Kelvin n’est pas apériodique. On amortit les oscillations en manœuvrant avec précaution un frein que l’on actionne à l'aide d’une poignée disposée en dehors de la cage qui protège l’instrument. Ce frein est constitué par une petite fige horizontale en paille suspendue par deux fils de soie; à l’aide de la poignée, on approche ou on éloigne celte tige de l’armature mobile.

La cage de ce voltmètre est métallique et constitue ainsi un écran électrostatique.

Le voltmètre lord Kelvin est construit par M. James White, de Glasgow (Angleterre).

La Société Siemens et Halske, de Berlin, avait également exposé un type de voltmètre électrostatique du même modèle.

Voltmètre de l’Allgemeine Elektricitâts Gesellschaft. — Ce voltmètre électrostatique comporte une armature mobile dissymétrique, soumise à l’action de deux secteurs constituant l’armature fixe [fig. 132).

Fig. 132. —Voltmètre électrostatique de l'Allgemeine Elektricitâts Gesellschaft.

Voltmètre Hartmann et Braun. — Ce modèle de voltmètre électrostatique ( fig . 133) a été disposé spécialement pour les hautes tensions. Une armature fixe, presque verticale, agit sur une armature mobile suspendue, par sa partie supérieure, à un pivot qui lui permet de s’écarter légèrement de la verticale.

La force antagoniste est l’action de la pesanteur.

Comme le déplacement de l’armature mobile est très faible, on a amplifié ce mouvement en attachant à la partie inférieure de cette armature un fil qui s’enroule sur un petit treuil monté sur l’axe qui porte l’aiguille indicatrice.

Un disque métallique, tournant entre les pôles d’un aimant, constitue le système amortisseur de cet instrument.

Le couple antagoniste est produit par un contrepoids.

Les oscillations de l’armature mobile sont amorties par un petit aimant.

Ces instruments présentent la particularité d’avoir des lames de micanite collées sur les faces internes des secteurs fixes, lames qui débordent largement afin d’éviter la destruction du voltmètre en diminuant les chances de production d’étincelles.

Ce dispositif empêche d’utiliser l’instrument pour la mesure des tensions continues, à cause de la polarisation du diélectrique.

Fig. 133. — Voltmètre électrostatique Hartmann et Braun.

Voltmètre multicellulaire lord Kelvin. — Cet instrument [fig. 134) a été spécialement établi pour être placé sur les tableaux de distribution. Il donne des indications pour des tensions

comprises entre 40 et 120 volts.

Pour donner à l’instrument une sensibilité suffisante permettant de mesurer des tensions inférieures à 100 volts, on a multiplié le nombre de secteurs fixes et mobiles.

L’armature mobile est constituée par une tige suspendue munie de 12 à 15 secteurs; ces secteurs s’engagent entre les intervalles qui séparent un même nombre de secteurs fixes. L’instrument est gradué empiriquement en volts.

Un bouton, placé à la partie supérieure de droite de la cage qui protège l’instrument, sert à manœuvrer l’armature mobile pour l’immobiliser lorsqu’on ne se sert pas de l’instrument ou pour la mettre en liberté au moment d'effectuer une mesure. La tige mobile qui porte les secteurs se prolonge à sa partie inférieure et se termine par un disque amortisseur plongeant dans du pétrole.

Un fil à plomb sert à vérifier si l’instrument est bien placé dans une position verticale. Deux vis calantes, dont une est visible à droite sur la figure, permettent de rectifier la position.

Un interrupteur sert à supprimer la communication du voltmètre avec l’un des conducteurs.

La cage qui protège 1 instrument est métallique et constitue un écran électrostatique.

Il se construit cinq modèles de ces voltmètres pour mesurer diverses tensions dans les

limites suivantes :

Fig.