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l’ électricité a l’exposition

Cet instrument a l’avantage de donner des indications indépendantes de la forme des courbes de courant, mais sa graduation n’est valable que pour une fréquence peu différente de celle du courant qui a servi à l’étalonner.

Les oscillations sont amorties par un aimant entre les pôles duquel s’engage le disque mobile.

La même Société exposait un instrument du même genre pour courants triphasés.

Dans ce phasemètre, il y a un électro-aimant monté en série dans le circuit et deux électroaimants mis en dérivation : le premier se branche sur le conducteur 1 delà distribution, tandis que les électro-aimants en dérivation se branchent entre les fils 1, 2 et 3, par l’intermédiaire d’une triple résistance destinée à créer un point neutre artificiel.

Ce montage est, d’ailleurs, identique à celui que représente la figure 202 donnant les connexions à établir pour un wattmètre placé dans un circuit à courants triphasés.

Phasemètre Hartmann et Braun. — Cet instrument, étudié par M. Bruger, se compose de deux bobines fixes N,, N2, montées en série et intercalées sur un des conducteurs du réseau,

comme la bobine à gros fil d’un wattmètre [fiy. 217).

Dans les champs de ces bobines peut se mouvoir une double bobine à fil fin, formée de deux cadres indépendants nK , n2, disposés perpendiculairement.

Un de ces cadres est monté en dérivation sur les deux conducteurs de la canalisation à travers une bobine de résistance non inductive, visible sur la gauche du dessin.

L’autre cadre est également dérivé sur le réseau, mais à travers une bobine de self-induction composée de deux petits transformateurs T,, T2.

Le transformateur T2 a son secondaire fermé sur une résistance variable W non inductive.

Grâce à ces dispositions, les courants dans les deux cadres mobiles sont décalés d’un quart de période.

Si le courant qui traverse les bobines fixes ne présente pas de décalage, le système de bobines mobiles doit se maintenir au zéro, tandis qu’il reste en équilibre indifférent s'il n’y a pas de courant qui y passe.

Si le courant dans les bobines fixes est plus ou moins déwatté, le système de bobines mobiles prendra une orientation définie et l’aiguille indique directement la valeur de l’angle <i> du décalage.

On règle l’instrument en s'assurant qu’il n’y a pas de déviation lorsqu’un courant n’ayant pas de décalage traverse les bobines fixes N15 N2 (courant fourni par un alternateur qui débite sur des lampes à incandescence). S’il se produit une déviation, on agit sur la résistance W jusqu’à ce que la déviation soit nulle; l’appareil est alors réglé.

Les indications de cet instrument dépendent de la fréquence, à cause de la présence du fer dans les transformateurs T,, T2.

On remarquera que l’équipage mobile et la disposition de cet instrument sont semblables à eux de l'ohmmètre à lecture directe de la même maison.

Le courant arrive aux cadres par des fils extrêmement souples qui ne doivent pas introduire de couple de torsion.

Phasemètre des tangentes de Riccardo Arno. — Dans cet instrument, représenté schématiquement par la figure 218, on obtient la valeur de la tangente de l’angle de décalage au moyen de deux lectures successives effectuées sur les deux cadrans distincts que porte l’instrument.

Ce phasemèlre se compose d’une bobine fixe A, et d’une bobine mobile A2 suspendue par des ressorts en boudin m, m.

Les couranls /, dont on veut mesurer la différence de phase, traversent chacun une des deux bobines A,, A2. A cet effet, on se sert respectivement des bornes I, 2 et 3, 4.

Cette partie de l’instrument ne diffère pas, comme construction, d’un électrodynamomètre ordinaire.

L index I de la bobine mobile peut toujours être ramené devant un repère en tordant le ressort m. ün apprécie cette torsion sur le cadran D, à l’aide de l’aiguille 1'.

Fio. 219. — Autre modèle de phasemèlre des tangentes Riccardo Arno.

Entre les bobines A,, A2 se trouve un double cadre C, formé de deux rectangles en cuivre fixés perpendiculairement l’un à l’autre. Ces deux cadres, qu’on peut remplacer par un tambour d’aluminium, constituent un induit de moteur à champ tournant fermé sur lui-mème. Ces cadres sont suspendus par des ressorts n, n et l’index i, que porte l’un des cadres, peut être amené devant un repère en tordant les ressorts n, n. On apprécie celte torsion par la position de l’index i' sur le disque divisé d.

Pour faire une mesure, on tourne l’index l' jusqu’à ce que les deux bobines A,, A2 restent perpendiculaires; soit a la torsion donnée aux ressoils m pour équilibrer le couple dû au courant.

On déplace alors l’index i' jusqu à ce que l’index i vienne au zéro ; soit x la déviation sur le cadran d.

On a :

tan g o = Iv — • a

K étant la constante de l’instrument.

En réalité, pendant la détermination de a, les cadres C ne doivent pas être fermés sur eux-mêmes.

Un dispositif, non figuré sur le dessin, permet d’ouvrir ou de fermer à volonté le circuit des deux cadres.

Ceux-ci ne sont fermés sur eux-mêmes que pendant la mesure de a'.

Cet appareil présente l'inconvénient de nécessiter que les courants /, V restent constants pendant toute la durée de l’essai.

Le professeur R. Arno exposait un autre instrument n’offrant pas cet inconvénient et permettant d’opérer en une seule fois. Cet instrument [fig. 219) se compose d’un électrodynamomètre ordinaire dont les bobines A, fixe et A2 mobile sont parcourues par les courants I, dont on veut connaître la différence de phase. Ces courants parcourent en outre respectivement les bobines fixes B,, B2, visibles à droite; entre ces bobines se trouve le cadre C formé de deux boltines perpendiculaires fermées sur elles-mêmes.

Un écran L en cuivre rouge pur (exempt de fer) sépare les deux systèmes de bobines de gauche et de droite et évite qu’ils ne s’inlluencent réciproquement.

Pendant le passage des courants /, /', on tourne simultanément les deux boutons de torsion et on amène en même temps les index des deux systèmes devant leur repère. Comme précédemment, les index I, I' mobiles devant les divisions des cadrans D, D' font connaître les angles a, a' qui permettent de calculer la tangente de l’angle <p.

FRÉQUENCEMÈTRES

Les fréquencemètres sont, comme leur nom l’indique, des instruments qui servent à déterminer la fréquence d’un courant alternatif.

Comme ces instruments sont peu nombreux et que leur usage est, d’ailleurs, assez restreint, nous ne ferons que les décrire sommairement.

Fréquencemètre à diapason Stockardt. — Cet instrument, construit par la maison Stieberitz, de Dresde (Allemagne), se compose d’un diapason dont les branches sont larges et minces. Des masses peuvent être déplacées le long des branches en tournant un bouton moletté qui, par l’intermédiaire d’un fil, tire en même temps sur les deux masses.

Ce dernier point est important, les deux branches devant rester d’accord. La période de vibration diminue quand les masses se rapprochent des extrémités libres des branches. Ce diapason est entretenu électriquement par l’intermédiaire d’un électro-aimant traversé par le courant dont on veut déterminer la fréquence. Il entre en vibration quand sa période correspond à celle du courant.

Celle-ci se lit sur une graduation tracée empiriquement et qui s’étend de 40 à 50 périodes par seconde.

L’instrument est disposé comme un voltmètre et, comme lui, se place en dérivation sur le circuit. Il supporte 100 volts sans résistances additionnelles.

Fréquencemètre R. Kempf. — Le fréquencemètre de R. Kempf, construit et exposé par MM. Hartmann et Braun, est basé sur les phénomènes de résonance.

Cet instrument [fig. 220) comporte une série de 32 lames vibrantes en acier, montées comme des anches de musique et disposées contre la paroi intérieure d’une boîte cylindrique. Ces anches sont réglées par demi-période de 40 à 50 périodes par seconde. Un électro-aimant droit, porté par un axe pivotant au centre de la boite, peut être amené successivement en regard de chacune de ces anches. Cet électro-aimant en fil fin se place, comme un voltmètre, en dérivation sur le circuit ; lorsqu’il est parcouru par un courant alternatif et qu’il passe devant une anche accordée pour la même période que ce courant, cette anche vibre et rend un son d’autant plus intense que la résonance est plus parfaite.

Pour se servir de cet instrument, il suffit simplement de faire tourner l’électro-aimant jusqu’à ce qu’il soit amené devant l’anche convenable; à ce moment, un index, porté par l’axe, indique sur un cadran la fréquence correspondante. Si la fréquence est comprise entre les valeurs de deux anches consécutives, elles vibrent toutes deux en même temps, indiquant ainsi une valeur intermédiaire entre les deux indications.

Fréquencemètre Hartmann et Braun. — Un antre modèle de fréquencemètre, exposé par les mêmes constructeurs (fig. 221), est plutôt un indicateur qu’un instrument de mesure. Il ne comporte que deux lames vibrantes: l'une vibrant lorsque la fréquence est supérieure à la normale, l’autre lorsque cette fréquence est inférieure. Deux électro-aimants actionnent ces lames.

Fig. 220. — Fréquencemètre R. Kempf.

Fig. 221. — Fréquencemètre Hartmann et Braun.

Lorsque la vitesse angulaire de la dynamo génératrice est normale, les lames ne vibrent point ; mais, si la vitesse angulaire augmente ou diminue, l’une des deux lames entre en vibration et l’amplitude du son est d’autant plus grande que l’on se rapproche le plus de la résonance.

-AA/WMM/vlw— ■

Fig. 222. — Fréquencemètre R. Arno.

Fréquencemètre R. Arno. — Le dispositif imaginé par le professeur Riccardo Arno ne constitue pas un instrument spécial; il se compose d’un électromètre, d’un condensateur C de 1 microfarad et d’une boite de résistances. Ces instruments sont reliés entre eux, comme l’indique le schéma donné par la figure 222.

Le condensateur est monté en série avec la résistance variable R qui doit être non inductive et les deux instruments sont placés en dérivation sur les deux conducteurs A, B du réseau.

L’électromètre est d’abord branché sur le réseau en mettant la manette du commutateur O sur le plot a et on mesure la différence de potentiel U entre A et B. On place ensuite la manette en b pour mesurer la différence de potentiel aux bornes de la résistance R que l’on

fait varier jusqu’à ce que la tension mesurée XJ' soit égale à — .

On a ainsi tous les éléments nécessaires pour calculer la fréquence et il n’y a qu’à appliquer la relation suivante pour calculer w :

co’^C2

lt ~ 21V’

le courant ayant la même intensité dans la résistance R et dans le condensateur. Dans l’expression ci-dessus, eu = 2tt fois la fréquence.

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OSCILLOGRAPHES ET RHÉOGRAPHES

Les instruments servant à l’élude des courbes des courants alternatifs se divisent en deux classes :

1° Instruments traçant les courbes d'une manière ininterrompue, comprenant les oscillographes et les rhéographes, dans lesquels les courbes sont observées à l'aide delà méthode stroboscopique;

2° Instruments permettant le tracé des courbes par points et basés sur la méthode du contact instantané imaginée parM. Joubert.

En principe, les oscillographes se composent d’un galvanomètre dont la période d oscillation propre est excessivement courte et d'un analyseur comprenant un moteur synchrone. Dans les rhéographes, au contraire, les oscillations du galvanomètre sont très lentes, comparées à la période du courant étudié.

Oscillographe Duddell. — Cet instrument ( fiy . 223), construit cl exposé par la Cambridge Scientilic Instrument C“, de Cambridge (Grande-Bretagne), sc compose de deux parties essentielles: le galvanomètre ou oscillographe proprement dit cl le moteur synchrone.

Fig. 223. — Oscillographe Duddell.

Le galvanomètre est disposé de manière à donner une déviation constamment proportionnelle à la valeur instantanée de 1 intensité du courant à étudier.

Le moteur synchrone porte un miroir analyseur qui sépare les déviations successives de l'oscillographe et permet de les observer en les étalant sur une courbe qui est précisément celle du courant. Le galvanomètre Duddell est basé sur le principe du galvanomètre Deprez-d’Àrsonval.

Il se compose d’un anneau de fer doux, disposé horizontalement sur un socle muni de vis calantes. En un point, l’anneau est coupé de manière à laisser subsister un entrefer dans lequel se meut le cadre du galvanomètre.

L’anneau de fer est recouvert de huit bobines magnétisantes, excitées par le courant de quelques accumulateurs, et remplace l’aimant ordinaire.

Les dimensions de l’anneau sont telles que cet électro-aimant est très saturé. De celte façon, le champ magnétique est pratiquement invariable, même si le courant d’excitation n’est pas tout à fait constant.

Suivant le courant dont on dispose, on couple en série ou en quantité les diverses bobines magnétisantes, en reliant convenablement leurs bornes.

Le cadre galvanométrique [fig . 224) se compose d’une bande très mince et très étroite en bronze phosphoreux qui, après s’être repliée en passant sur une poulie P, vient s’attacher par ses deux extrémités aux bornes s ', s', situées à la partie inférieure de Panneau de fer.

La poulie, tirée vers le haut par un ressort dynamométrique, exerce une tension égale sur les deux côtés s, s, du cadre. Comme on peut le voir à la partie supérieure de la figure 223, un système de vis et d’écrous permet de faire varier la tension exercée sur la poulie P et, par suite, de modifier la durée d'oscillation propre du cadre mobile.

Des chevalets K, L limitent la partie du cadre susceptible de vibrer quand on lance un courant périodique dans l’oscillographe.

Le miroir M est très léger ; il est collé sur les deux branches de la bande de bronze et sert à apprécier l’amplitude des déviations.

Quand la bande est convenablement tendue, la période d’oscil- . . t iG. 224 — Cadre galvanomé-

lation du cadre est d environ 0,0001 seconde; elle est donc insigni- trique de l’oscillographe l)ud-

fianle eu égard à la fréquence des courants alternatifs industriels. del1'

Le cadre, réduit ainsi à une spire, a une résistance négligeable; sa self- induction est également négligeable et la sensibilité largement suffisante à cause de la valeur élevée du champ magnétique de l’électro-aimant.

Le galvanomètre que représente la figure 223 comprend en réalité deux cadres indépendants, placés à côté l’un de l’autre et portant chacun leur miroir.

Il est possible, dans ce cas, de relever simultanément des courbes de tension et d’intensité de courants.

Un miroir fixe, placé entre les deux premiers, donne la ligne de déviation nulle, ligne prise pour axe des x.

Une petite cage vitrée protège l’ensemble du système mobile et contient le liquide qui sert à en amortir les oscillations. Ce liquide est ordinairement de l'huile de vaseline. Le moteur synchrone {fig. 223) ne présente rien de bien spécial.

Il se compose de deux électro-aimants enfer achevai, placés en regir.l, et dont les noyaux, en tôles isolées, sont recouverts de bobines excitées par le courant à étudier.

Entre les pôles de ces électros, tourne un induit formé d’un cylindre de buis monté sur un axe et sur lequel sont disposées quatre petites tiges de fer doux, encastrées dans des rainures creusées suivant quatre génératrices à angle droit du cylindre. Un frettage en fil de soie gommelaquée maintient les liges de fer en place.

Quand le synchronisme est établi, deux des tiges d amélrales sc présentent en regard des pôles, lorsque le courant est à son maximum positif; les deux autres tiges se présentent devant

les mêmes pôles, à la demi-période suivante, de sorte que l’induit fait une demi-révolution par période et tourne à la moitié de la vitesse correspondant au synchronisme.

Fio. 225. — Moteur synchrone de l'oscillographe Duddell.

Cet induit agit, par l’intermédiaire d’une came, sur le miroir monté sur pointes et lui fait décrire un mouvement oscillatoire synchrone avec le courant et d’une amplitude de quelques degrés.

Fig. 226. — Installation de l’oscillographe Duddell.

Les poignées que l’on aperçoit sur la figure 225 servent, l’une à régler le miroir, l’autre à faciliter l'obtention du synchronisme du moteur.

La figure 226 montre la disposition générale des instruments.

L’oscillographe, placé au fond d’une caisse en bois, reçoit la lumière venant d’une lanterne à projection. Le pinceau lumineux a la forme d’une fente étroite et longue.

En venant se réfracter finalement dans la lentille cylindrique, ce pinceau se réduit à un point très brillant qui dessine la courbe du courant.

Sur la surface cylindrique de la lentille, il est possible de tendre une feuille de papier photographique ou du papier quadrillé transparent. Dans ce dernier cas, on trace la courbe avec un crayon, en s’abritant sous le voile noir qui surmonte la caisse du moteur synchrone.

Le courant continu qui excite l'électro-aimant du galvanomètre est de 0,25 ampère sous 100 volts.

Des fils fusibles, placés dans de petits tubes de verre, servent à protéger l’oscillographe.

Rhéographe Abraham. — Cet instrument, construit et exposé par M. J. Carpentier, de Paris, est destiné à observer et à enregistrer les courbes des courants alternatifs.

Il comporte trois organes essentiels : le rhéographe ou galvanomètre à période d’oscillation très longue, la table de compensation et le moteur synchrone avec l’appareil d’observation.

Le rhéographe est un galvanomètre d’Arsonval dont le cadre mobile, de très faibles dimensions, est placé dans le champ magnétique très puissant d’un électroaimant. La période des courants à étudier doit être très petite par rapport à celle d’oscillation du rhéographe : c’est donc l’inverse de ce que doit réaliser le galvanomètre-oscillographe.

La table de compensation comprend plusieurs organes qui ont pour mission d’envoyer dans le cadre mobile du rhéographe des courants proportionnels au courant à étudier, mais convenablement transformés.

Le cadre mobile, pour suivre exactement les oscillations rapides d’un courant alternatif, doit être soumis continuellement à des accélérations à tout moment proportionnelles à la valeur instantanée du courant.

Cette condition est réalisée en envoyant dans le cadre non pas le courant lui-même, mais un courant doublement transformé ; le double transformateur prévu à cet effet constitue la partie principale de la table de compensation.

Comme le montre schématiquement la figure 227, le courant à étudier passe dans le primaire A d’un transformateur sans fer et constitué par une bobine plate de grand diamètre. Le secondaire B se trouve placé au-dessus de lui.

Le second transformateur a ses enroulements primaire et secondaire C et D roulés sur une même bobine placée au centre du premier transformateur et susceptible de prendre des inclinaisons variées par rapport à celui-ci. Les enroulements du second transformateur ont, d’ailleurs, même nombre de spires.

Au courant de second ordre induit dans le secondaire D, on superpose une fraction du courant principal et un courant n’ayant subi que la première transformation.

Pour y parvenir, on règle la position des curseurs E, F mobiles sur une résistance R non inductive, qui se trouve ainsi montée en série avec le deuxième secondaire D et le cadre du rhéographe. On obtient ainsi dans ce dernier la fraction du courant principal nécessaire.

Quant au courant n'ayant subi que la première transformation, il est développé dans le secondaire D par l’induction provenant du primaire A. On règle la valeur du courant ainsi induit en D en inclinant convenablement la bobine D.

Pour arriver à une compensation rigoureuse, on observe la forme d'un courant périodiquement interrompu et l'on agit sur les curseurs E, F et sur l’inclinaison de la bobine D, jusqu’à ce que la courbe obtenue soit celle que doit présenter un courant continu intermittent, tel que le fournit un diapason fonctionnant comme interrupteur.

L’appareil d'observation se compose d’une chambre photographique et d'un système de

1er Transformateur 2e Transformateur Rhéographe