COMPTEURS-MOTEURS
Principe. — Dans une communication faite à la Société internationale des Electriciens, M. Paul Janet expose comme suit le principe de ces instruments :
» Dans un vattmètre ordinaire, le couple qui s’exerce entre les deux systèmes de bobines est équilibré par un couple de torsion proportionnel à l’angle de torsion ; mais, si l’on cesse de s’opposera ce couple, la bobine mobile ou l’organe analogue prendra un mouvement de rotation que, moyennant certains artifices (collecteur, etc.), on pourra rendre continu. Si alors on oppose à ce couple moteur un couple résistant proportionnel à la vitesse, l’organe mobile prendra une vitesse proportionnelle au couple moteur, c’est-à-dire, en somme, à la puissance à mesurer. Le chemin parcouru par l’organe mobile (ou l’intégrale de la vitesse par rapport au temps) est alors proportionnel à l’énergie ; ce chemin parcouru peut se traduire par le mouvement d’une ou de plusieurs aiguilles sur des cadrans divisés. Le couple résistant proportionnel à la vitesse s'obtient aisément grâce à l’emploi des courants de Foucault induits dans un disque tournant par un champ magnétique constant. C’est là le principe des compteurs-moteurs ou compteurs à intégration continue. Les uns s’appliquent ou peuvent, en principe, s’appliquer indifféremment au courant continu ou alternatif: ce sont ceux qui reposent sur le principe du vattmètre électrodynamique. Les autres s’appliquent uniquement au courant alternatif : ce sont ceux qui sont fondés sur l’entraînement d’une masse métallique par un champ tournant ou, plus exactement, sur la réaction de deux champs présentant une différence de phase (principe de Ferraris) et appelés compteurs d'induction.
« Dans ces divers instruments, la force motrice qui met en marche le compteur est précisément proportionnelle à la puissance à mesurer et, pour que l’instrument donne des indications exactes, il faut que le couple résistant soit proportionnel à la vitesse. Les couples supplémentaires dus aux frottements mécaniques, quoique toujours assez faibles, prennent une certaine importance aux faibles charges et entraînent quelques erreurs que l'on peut approximativement corriger par certains artifices, tels que le compoundage. »
COMPTEURS D’ÉNERGIE ÉLECTRIQUE
Compteurs-moteurs fondés sur le principe du vattmètre électrodynamique. — Les compteursmoteurs de cette catégorie qui figuraient à l’Exposition étaient les suivants : compteur Thomson, compteur de la Société Luxsche Industriewerke, compteur Vulcain, compteur Peloux, compteur Scliuckert et compteur Perdrisat.
Compteur Thomson. — Le compteur Thomson est construit en France par la Compagnie pour la fabrication des compteurs et matériel d'usines à gaz.
Cet instrument [fi g. 9) comporte les organes suivants, fixés sur un arbre vertical 'monté sur pivots :
1° L’induit M ( ftg . 10) d’un petit moteur électrique ;
2° Un disque en aluminium D pouvant tourner entre les pôles d’aimants permanents AA et constituant un amortisseur qui absorbe le travail produit par le moteur électrique ; les aimants AA peuvent être déplacés facilement afin de modifier la valeur du couple de freinage, lors du réglage du compteur.
Fio. 9. — Compteur E. Thomson.
Fia. 10. — Schéma îles connexions du compteur E. Thomson de 5 ampères.
Le moteur électrique ne comporte pas de fer dans sa construction. L’inducteur est constitué par deux bobines JJ' en gros fil, lames ou barres de cuivre, suivant la puissance du compteur ; ces bobines font partie d’un même circuit et sont parcourues par le courant à mesurer. L’induit M, monté en dérivation sur le circuit de distribution, se compose d’une carcasse formée de deux flasques polygonales en matière isolante, fixées sur l’axe, et d’un enroulement en tambour formé de huit bobines ou sections en fil fin isolé à la soie et à la gomme laque. Les extrémités de ces bobines aboutissent à un petit collecteur en argent, C, sur lequel appuient deux balais très élastiques en cuivre rouge. Ces balais sont mobiles autour de l’axe passant par leur centre d’inertie, de façon à les rendre moins sensibles aux vibrations ; le contact se fait par les bords de petits étriers très mobiles, de façon à avoir deux points de contact certains par balai.
Une résistance assez grande R est intercalée dans le circuit dérivé de l’induit. Cette résistance a pour effet de diminuer la différence de potentiel entre les deux balais afin d’éviter la production d’étincelles, quoique l’absence de fer dans le moteur rende celte production d’étincelles à peu près impossible. Cette résistance est suffisamment grande pour que l’on puisse admettre que l’intensité du courant traversant l’induit est proportionnelle à la différence de potentiel qui doit entrer comme facteur dans le produit UI.
Dans ces conditions, le couple moteur du système sera, à chaque instant, proportionnel au
produit UI, c’est-à-dire à la puissance, et ce produit, multiplié par la vitesse, donnera à chaque instant la quantité d'énergie utilisée.
Le travail du moteur est absorbé par l'amortisseur D ; or, le travail ainsi absorbé, par suite de la production de courants de Foucault dans le disque d’aluminium, étant fonction de ces courants multipliés par la vitesse angulaire w, et ces courants étant eux-mêmes proportionnels à la vitesse, ce travail sera proportionnel au carré de la vitesse :
{JJfO z=
d'où l’on tire
• VI — A-m,
expression dans laquelle k est une constante à déterminer et w la vitesse angulaire. Donc, à chaque instant, la vitesse du système sera proportionnelle à la puissance à mesurer.
Le mécanisme totalisateur est un simple compteur de tours actionné par une vis sans fin placée à la partie supérieure de l’arbre vertical portant l’induit du moteur.
Dans ce genre de compteurs, la principale cause d’erreur, surtout à faible charge, est due aux frottements. Dans le compteur Thomson, on a cherché à réduire les frottements au minimum par une bonne construction mécanique. L’extrémité inférieure de l'arbre vertical repose dans une crapaudine garnie de saphir poli; en outre, l’instrument est disposé pour que la vitesse soit toujours très faible, même à pleine charge. Malgré ces dispositions, les frottements audépart fausseraient les indications lorsque la charge est faible; on compense approximativement cette résistance mécanique en munissant les inducteurs d’un enroulement supplémentaire en fil fin monté en dérivation sur la canalisation; on obtient ainsi un couple additionnel proportionnel au carré de la tension et qu’on peut rendre égal au couple initial de frottement. Toutefois, le couple de frottement dépendant de la vitesse et le couple supplémentaire n’en dépendant pas, la compensation ne peut se produire pour une vitesse quelconque, ce qui, du reste, ne présente pas une grande importance, la correction n’étant nécessaire que pour les faibles charges. On peut craindre que, si l’enroulement supplémentaire est calculé de manière à équilibrer exactement la résistance de frottement au départ, le compteur ne marche à vide lorsqu’il est soumis à des vibrations où à des trépidations ; afin d’éviter ce grave inconvénient, on se tient au-dessous d’une compensation complète et l’on protège l’instrument contre les vibrations à l’aide d’une suspension élastique appropriée.
En ce qui concerne l’action des variations de température, leur intluence sur l’exactitude des indications fournies par le compteur a été prévenue et évitée en employant des alliages aciernickel de M. Guillaume qui peuvent avoir, suivant leur composition, des coefficients de température quelconques : positifs, négatifs ou nuis.
Si les bobines et le disque amortisseur sont en cuivre, il y a compensation, à la condition que la température de ces organes soit la même. L’échauffement produit dans les bobines par le passage du courant empêche, dans la pratique, cette compensation de se produire. C’est pour celte raison que les disques amortisseurs sont maintenant en aluminium.
La consommation à vide des compteurs Thomson ne dépasse pas 2 ou 3 watts et le démarrage a lieu à moins de 1 0/0 de la charge maximum.
La Compagnie pour la fabrication des compteurs avait exposé de nombreux types de ces compteurs depuis 2 ampères jusqu’à 10 000 ampères pour circuits de distribution à courant continu à 2, 3 et 5 fils.
Tous ces instruments sont à lecture directe en hectowatts-heure pour les modèles de faible et de moyenne puissance. Quant à ceux de grande puissance, les lectures doivent être multipliées par une constante marquée sur l’instrument et généralement égale à 2,3, 4, etc.
Les compteurs Thomson peuvent être également utilisés sur les circuits à courant alternatif; mais, dans ce cas, ils comportent la même cause d’erreur que le wattmètre ordinaire, erreur qui vient à deux causes distinctes :
i° La self-induction delà bobinç en fil fin qui réduit l’intensité du courant dans cette bobine
COMPTEURS D’ÉNERGIE ÉLECTRIQUE 14-13
(pour une même tension aux bornes), dans le rapport de cos e (retard de l’intensité sur la tension) à 1 ;
2° Le retard de l’intensité du courant sur la lension dans cette même bobine réduit à a, — e le décalage entre l’intensité dans la bobine en gros fil et l’intensité dans la bobine en fil fin, ce qui augmente le couple dans le rapport de cos (© — s) à cos ®.
Pour supprimer cette dernière cause d’erreur, M. Frager a employé l’artifice suivant: Au lieu de chercher à supprimer le décalage e, on cherche à retarder également de e le champ principal; le décalage entre le courant dans la bobine en fil fin (courant de tension) et le champ inducteur est alors cp — e -)- & = <p et la deuxième cause d'erreur disparaît. Pour obtenir ce résultat, on place à l'intérieur de la bobine principale une seule spire d’un fil peu résistant fermé sur luimême. Des courants sont induits dans cetle spire et le champ résultant est, à un facteur constant près, égal à la somme géométrique des ampères-tours principaux et des ampères-tours de la spire additionnelle.
Compteur de la Société Luxsclie Industrieioerke. — Ce compteur {ftg. 11), construit et exposé par la Luxsclie Industrieioerke A. G ., de Munich , est fondé sur le même principe que le compteur Thomson dont il ne diffère que par l’enroulement de l’induit du moteur.
Au lieu de l’induit en tambour, employé dans le compteur Thomson celle Société utilise un induit à enroulement ouvert, composé de trois bobines plates égales, dont les axes, perpendiculaires à l’axe de rotation, font entre eux des angles de 120°; l’une des extrémités de chacune de ces bobines aboutit à un même point neutre et les trois extrémités libres sont reliées respectivement aux trois lamelles d’un collecteur sur lequel appuient deux balais. Ce sont là les dispositions essentielles de l’induit de la dynamo Thomson-Houston à intensité constante, employée jadis pour l’éclairage par lampes à arc en série. Le principal avantage de ce type d’induit sur les induits à enroulement fermé est de donner, pour un même poids de cuivre, un plus grand couple moteur ou, pour un même couple moteur, une plus grande légèreté de l’induit. Dans les induits en tambour à enroulement fermé, chaque enroulement n'est traversé que par la moitié du courant, tandis que, dans l’induit à enroulement ouvert, la totalité du courant passe dans les bobines; dans ces conditions, le couple est augmenté dans le rapport de 1 à 4,7 ou, à égalité de couple, on peut diminuer le poids du cuivre dans le même rapport. On obtient ainsi des induits très légers qui permettent de diminuer beaucoup les frottements ; en outre, le collecteur, n’ayant que trois lamelles, peut être de très petit diamètre, ce qui réduit au minimum le frottement des balais.
La consommation de ces compteurs pour leur fonctionnement ne dépasse pas 2,5 watts. Ils démarrent à moins de 2 0/0 de la charge maximum.
La minuterie ne comporte pas de cadrans à aiguilles ; elle présente des disques à chiffres sauteurs , ce qui rend la lecture plus facile et plus exacte.
Ce compteur se construit pour tous les systèmes de distribution et s'applique aussi bien au courant alternatif qu’au courant continu.
Compteur Vulcain. — Le compteur Vulcain, construit et exposé parla Compagnie anonyme continentale pour la fabrication des compteurs à gaz et autres appareils , est du même système que le compteur Thomson, dont il ne diffère que par des modifications de détail {fig. 12).
L’inducteur du moteur, traversé par le courant à mesurer, ne présente rien de particulier. L’induit, monté en dérivation sur le circuit, est bobiné en fil très fin sur une carcasse en ébonite évidée et très légère. Cette carcasse est fixée sur un petit arbre vertical en acier dont les
Fig. 11. — Compteur de la Société « Luxsche Industriewerke ».
pointes, formant pivots, reposent sur des crapaudines en saphir. Une résistance additionnelle est montée en série avec l'induit et la résistance totale du circuit dérivé atteint o 000 ohms.
Les crapaudines, soutenues par des ressorts en boudin logés dans des tubes F, T ( fitj . 13), constituent une suspension élastique, évitant aussi bien le jeu qu’un serrage excessif sur les pointes de l'arbre. Le ressort en boudin placé dans le tube inférieur F équilibre le poids de toute la partie . mobile comprenant l’induit et le cylindre C en cuivre rouge du frein électromagnétique constituant l’amortisseur.
Pour le frein, la forme cylindrique est préférable à celle d'un disque; car, à freinage électromagnétique égal, la pièce est plus légère et toute la partie métallique de ce cylindre possède la même vitesse tangentielle. Avec les freins en forme de disque, les bords ont une vitesse supérieure à celle des parties médianes, condition d’autant moins favorable que la réaction des courants de Foucault agit inégalement sur les pôles des aimants.
Les aimants en forme d’U sont courts et nombreux, tout en ayant une section transversale relativement grande, disposition qui favorise le maintien d’une somme constante des flux élémentaires. Comme on le voit sur la figure 13, tous les aimants sont fixés sur un même support muni d’un écrou S que l’on peut faire monter ou descendre progressivement sur un tube b’ fileté extérieurement. Grâce à ce dispositif, on peut faire varier la pénétration du
COMPTEURS D’ÉNERGIE ÉLECTRIQUE
cylindre de cuivre dans les champs magnétiques des aimants et, par suite, le couple de freinage lors du réglage de l'instrument. Une graduation E, tracée sur le cylindre C, sert de repère et permet de modifier, d une manière très précise, la quantité dont on veut changer la pénétration du cylindre à 1/20 de millimètre près. Ce réglage une fois effectué, on immobilise d’un seul coup tous les aimants en serrant la vis de blocage I qui lixe l’écrou S.
L’arbre portant l’induit du moteur est muni, à sa partie supérieure, d’une vis sans fin qui attaque le premier mobile du totalisateur N, dont le pignon de commande a, pour chaque compteur, un nombre de dents tel que la constante de l’instrument soit égale à l’unité.
Fig. 11. — Compteur Peloux.
Grâce aux soins apportés à sa construction et aux divers dispositifs ingénieux utilisés pour réduire au minimum l’effet des résistances passives, un compteur, construit pour mesurer un courant de 200 ampères au maximum sous 110 volts, démarre franchement avec un courant de 0,23 ampère.
Compteur Peloux. — Ce compteur, exposé à la fois par la Société' Perdrisat , Blanc et Cie, de Territet [Suisse), et par la Société Siemens et Halske, de Berlin, est caractérisé par ce fait que toutes les bobines sont fixes et que la partie mobile est constituée uniquement par une armature en fer.
Dans ce compteur [flg. 14), le système moteur comprend deux bobines fixes H, H, parcourues par le courant dont on veut mesurer l’énergie, et par quatre bobines N,, Na, N3, Nj, également fixes, de grande résistance (environ 3 000 ohms) et traversées alternativement par un courant dérivé.
Les bobines inductrices II, II ont à peu près la même forme que celles des compteurs déjà décrits ; elles sont reliées, d’une part, aux bornes A,, A2 [fig. 13) où aboutissent les conducteurs du réseau de distribution et, d'autre part, aux bornes B,, B2 où se fixent les conducteurs principaux du circuit d’utilisation.
Les bobines de dérivation N,, N2, N3, N,f forment deux groupes superposés; leurs axes sont verticaux et elles sont placées à l’intérieur des bobines II, H. Une résistance Y est montée en série avec les bobines de dérivation. Au centre de ces dernières bobines est disposé un axe vertical mobile R, en fer, portant deux pièces de fer F,, F2 et F3, F4 [fig. 14), affectant la forme d’un Z et disposés à angle droit l’une par rapport à l’autre. L’axe mobile repose par son extrémité inférieure dans une ,crapaudine garnie de sapbir ; l’extrémité supérieure, maintenue par un palier o, porte une vis sans fin P, qui entraîne la minuterie du compteur. L’axe mobile porte, en outre, le porte-balai u ; les deux balais, dans leur mouvement de rotation, appuient, l’un sur une bague en argent </, l’autre sur un commutateur à quatre segments c. La bague et le commutateur sont fixés sur le support cl de la crapaudine.
Le fonctionnement de ce compteur est le suivant : le courant de la canalisation, traversant les bobines inductrices 11, II, produit un champ magnétique danslequel sont placées les bobines induites N,, N2, N3 et N,, ainsi que leurs armatures F,, F, et F3, Fj. Une des extrémités de chacune de ces bobines induites est reliée à une borne commune q [fig. 15) et delà à la borne A< du compteur, par l’intermédiaire delà résistance V ; les extrémités opposées sont respectivement reliées à chacune des sections du commutateur qui les met successivement en communication, par l’intermédiaire des balais, avec la borne A2.
Lorsque le courant dérivé traverse la bobine N,, par exemple, la pièce de fer F, F2 s’aimante, créant un pôle nord à sa partie supérieure F2 et un pôle de nom contraire à sa partie inférieure F, [fig. 16) ; le commutateur et le balai sont disposés de telle façon que la pièce de fer reste aimantée pendant tout le temps qu’elle se déplace pour parcourir un angle de 90°. Le champ magnétique, résultant du passage du courant dans les bobines inductrices II, II, agit sur la pièce de fer pour l’amener dans la direction du flux ; mais, au moment où cette pièce de fer arrive dans la position xx, lecourant est interrompu dans la bobine N,. 11 en résulte un mouvement de rotation de la partie mobile qui aura passé de la position yy à la position xx , en décrivant un quart de tour. A ce moment, le courant, par le jeu du commutateur, passe dans la bobine N3, aimantant la pièce de fer inférieure F3F,,, qui sera attirée exactement comme la pièce supérieure l’a été et elle décrira un quart de tour. Le courant passant ensuite successivement
COMPTEURS D’ÉNERGIE ÉLECTRIQUE 14-17
dans les bobines N2 et N les effets produits permettront d’obtenir un mouvement de rotation continu.
L’amortisseur du compteur est constitué par un disque de cuivre f (fig. 14), fixé sur l’axe mobile, et qui se meut entre les branches de deux aimants permanents m.
Afin d’éviter la formation d’étincelles sur le commutateur, chaque bobine de dérivation porte deux enroulements : l’enroulement de la bobine en fil de cuivre w et un enroulement bifilaire n en fil de manganin dérivé sur le premier.
A vide, la consommation de ce compteur ne dépasse pas 2,o watts. Il se construit des compteurs Peloux pour toutes intensités jusqu'à 600 ampères, sous des tensions jusqu’à 600 volts et pour distributions à courant continu à deux et à trois fils.
Compteurs Schuckert. — Ces compteurs sont construits par Y Elektrizitàts Ahliengessllschaft vormals Schuckert und C°, de Nuremberg, e t,en France, par la Compagnie générale d'électricité de Creil.
Ces compteurs se rapprochent beaucoup, comme construction, du compteur Thomson.
Les ligures 17 et 18 représentent respectivement la vue intérieure du compteur type GB et
du compteur type GV.
Comme détails de construction, on peut signaler les suivants :
1° Un écran soustrait les aimants de l’amortisseur à l’influence des bobines ;
2° Pour assurer le démarrage aux faibles charges, une partie du circuit dérivé agit dans le même sens que le circuit inducteur en gros fil.
Cette portion du circuit dérivé affecte
la forme d’une bo- Fig. 18. — Compteur-moteur pour courant ,. ,, . continu et courant alternatif, type GV.
bine que Ion peut
déplacer de manière à compenser exactement les frottements.
Le type GB est exclusivement réservé à la mesure du courant continu.
Le type GV, au contraire, a un circuit dérivé dont la constante de temps est assez faible pour qu’on puisse l’employer indifféremment avec du courant continu ou avec du courant alternatif.
D’après des essais effectués au Laboratoire central d’électricité, les indications de ces compteurs sont très exactes. Elles sont cependant un peu faibles lorsque l’instrument fonctionne sur un circuit à courant alternatif avec des charges fortement inductives.
Compteur Perdrisat. — Get instrument, exposé par la Société Perd risat, Blanc et Cie, de Territet (Suisse), diffère des compteurs-moteurs ordinaires.
continu, type GU.
Son induit, dont la forme est particulière, contient du fer, contrairement à la pratique courante.
Le noyau de l’induit est constitué par un moyeu cylindrique supportant quatre rectangles en tôle mince disposés en croix {fiy. 19). Un fil fin de cuivre isolé est enroulé sur chaque rectangle. Les bobines V ainsi constituées sont reliées à un collecteur dont les quatre lames sont en fil d’argent.
Avant de mettre les bobines en place, on les recourbe en demi-cercle, de telle sorte que l’induit, qui rappelle le type d’un induit à pignon, prend la forme représentée en perspective et en coupe transversale par la figure 19.
Les extrémités des bras recourbés sont maintenues par un croisillon, afin d’éviter toute déformation.
L’induit est disposé à l’intérieur de deux bobines B, B' (fig. 20) traversées par le courant principal et servant d’inducteurs.
Son axe, monté sur pointes, porte, à la partie supérieure, un disque amortisseur F en aluminium, engagé entre les pôles d’aimants en forme d’U.
Le collecteur et les balais se trouvent à la partie inférieure.
Un courant dérivé sur la canalisation parcourt en série l’induit, une résistance additionnelle R et une bobine E, celle-ci servant à faciliter le démarrage aux faibles charges. Cette bobine agit comme l’enroulement inducteur complémentaire des compteurs ordinaires ; le couple moteur qu’elle produit équilibre le couple résistant dû aux frottements.
La bobine II est également montée en dérivation. Elle sert à empêcher le compteur de tourner à vide et aussi à parer aux petites irrégularités de marche que pourrait provoquer l’influence du fer de l’induit. . .
COMPTEURS D’ÉNERGIE ELECTRIQUE
La forme donnée à ce dernier procure un couple très sensiblement constant et assez élevé à cause de la présence du fer.
Cette forme n'est pas aussi parfaite que celle de l’anneau Gramme, niais elle se prête très bien à un bobinage à la machine des sections de l’induit. C’est un sérieux avantage au point de vue de la construction industrielle. Les autres organes de ce compteur ne diffèrent pas en principe de ceux correspondants des compteurs moteurs.
II peut fonctionner aussi bien avec le courant continu qu’avec les courants alternatifs.
D’après les données du constructeur, ce compteur démarre avec une puissance égale au centième de sa capacité et consomme à vide 4,5 watts, le circuit de l’induit ayant une résistance de 1 000 ohms.
Compteurs-moteurs fondés sur le principe de Ferraris (champs tournants). — Ces compteurs sont exclusivement réservés aux courants alternatifs; ce sont des compteurs-moteurs à intégration continue, dans lesquels l’entraînement d’une masse métallique est produit par un champ tournant ou, plus exactement, par la résultante de deux champs alternatifs présentant une différence déphasé. Ces deux champs induisent des courants de Foucault dans la masse métallique et le couple moteur est dû à la réaction des deux systèmes de champs, inducteur et induit.
On voit donc que les compteurs de ce type sont de véritables moteurs d’induction ou moteurs asynchrones.
Le couple résistant, opposé au couple moteur, est dû à des courants de Foucault induits dans un disque solidaire de la masse mobile, disque tournant dans l’entrefer d’aimants permanents.
Le champ tournant inducteur peut être produit par deux bobines perpendiculaires entre elles et traversées par des courants décalés plus ou moins parfaitement d'un quart de période.
On peut également obtenir la rotation d’un disque mobile en faisant agir deux champs inducteurs parallèles entre eux, mais normaux à ce disque et parallèles à son axe de rotation.
Dans ce cas, le couple moteur provient de la réaction exercée par l'un des deux champs inducteurs sur les courants induits dans le disque par l’autre champ inducteur.
Les compteurs basés sur ce procédé d’entraînement de la masse mobile sont plus particulièrement connus sous le nom de compteurs d'induction.
D’une façon générale, les compteurs basés sur le principe de Ferraris ne sont exacts que pour des courants dont la fréquence est la même que celle du courant d’étalonnage. Les indications fournies par les compteurs à deux champs inducteurs perpendiculaires entre eux sont plus ou moins influencées par la forme des courants.
Les compteurs dont les deux champs inducteurs sont parallèles échappent à cet inconvénient, car les courants induits ont, dans ce cas, la même forme que les courants inducteurs.
Dans les compteurs à champ tournant, les champs inducteurs produisent toujours un petit couple résistant superposé au couple moteur.
Ce couple parasite augmente avec le débit et tend à faire retarder l’instrument aux fortes charges. Il importe, pour éliminer cette cause d'erreur, de rendre négligeable le couple résistant parasite vis-à-vis du couple résistant principal provenant des aimants permanents amortisseurs.
On arrive à ce résultat en employant de forts aimants ou en s’efforçant de compenser le couple résistant parasite par un couple moteur auxiliaire suivant la même loi de variation que lui. Ce dernier couple est obtenu en munissant les pôles de l’électro-aimant principal d’écrans en cuivre les recouvrant partiellement ; ces écrans ont tous leur extrémité dirigée dans le même sens, sens qui est celui de la rotation du disque. Dans le premier cas, on néglige le couple résistant parasite vis-à-vis du couple résistant principal rendu, à cet effet, très énergique.
La seconde solution, préférable au point de vue théorique, est difficile à appliquer à cause de la difficulté du réglage des écrans. On l'emploie cependant dans plusieurs compteurs.
Nous appellerons compteurs Ferraris du premier genre ceux dans lesquels les champs
principaux et dérivés sont perpendiculaires; ceux dans lesquels les champs sont parallèles entre eux seront dits du second genre.
Compteur Raab. — Ce compteur, construit par Y Elektricitats Akliengesellschaft vormals Schuckert und C° et par la Compagnie générale d' électricité de Creil , ne comporte qu’un seul disque métallique monté sur un arbre tournant dans des crapaudines en rubis ( fig . 21). 11 est du type Ferraris second genre.
Le champ produit par le courant principal agit perpendiculairement au plan du disque et il en est de même des champs produits par le courant dérivé, d’une part, et par l'aimant permanent amortisseur, d'autre part. L’aimant permanent est très puissant, afin d’empêcher que le couple moteur ne croisse plus rapidement que la puissance à mesurer.
Le dispositif qui assure un décalage exact d’un quart de période enlre le courant dérivé et la tension aux bornes mérite d’ètre signalé. Le circuit dérivé comporte deux électro-aimants droits. La bobine du premier est simplement montée en dérivation sur les bornes de l’instrument et le courant y est décalé d’un peu moins d'un quart de période. Le second électro-aimant, dont l’action se combine géométriquement avec celle du premier, a pour objet de compléter le décalage; la section du fer de son noyau est plus petite que dans le premier et il comporte aussi beaucoup moins de spires. Ce second électroaimant a sa bobine également montée en dérivation sur le réseau de distribution : mais ce circuit comporte, en outre, une résistance non inductive. Le courant s’y trouve donc en retard sur la tension, mais d’une quantité moindre que dans le premier électro-aimant, à cause de la présence de la résistance purement ohmique.
En faisant agir les deux électro-aimants en opposition, on peut arriver à rendre le décalage exactement égal à un quart de période.
La figure 22 donne le schéma de l'enroulement des électro-aimants avec leurs connexions. En réalité, les deux circuits dérivés sont chacun roulés respectivement sur une des branches de l’électro-aimant.
K'ç«ï/ Sic.
Fig. 21. — Compteur Uaab pour courant alternat if.
Fig. 22. — Schéma des connexions des deux bobines du compteur Itaab.
Sur la figure 23, on voit la composition graphique des champs tournants. OE est la tension de la distribution et Oi le courant dérivé dans la première bobine a. L'angle 0 = EOt
est inférieur à ^ ; Oi' est la direction du courant dans la bobine b dont le circuit comprend la
résistance ohmique r. A cause de l’inversion du sens du courant en &, le décalage du courant Oi' est it — 0'. En réglant convenablement la valeur de r, on arrive à rendre le courant ou le champ résultant OI perpendiculaire à OE.
COMPTEURS D' ÉNERGIE ÉLECTRIQUE
Les indications de ce compteur sont naturellement influencées par les variations de fréquence, comme dans tous les compteurs pour courants alternatifs fondés sur le principe de Ferraris.
Les compteurs pour courants triphasés sont constitués comme celui qui vient d’être décrit. Lorsque les trois branches de la canalisation sont également chargées, on peut utiliser un compteur à un seul disque.
Lorsque les branches sont inégalement chargées, il faut employer des compteurs ayant deux disques moteurs calés sur le même arbre {fig. 24).
Comme dans le compteur pour courant alternatif simple, les disques sont gaufrés par étampage, afin de leur donner une rigidité suffisante tout en leur conservant une grande légèreté.
Nous ne donnerons pas ici la théorie de ce compteur; on la trouvera développée dans un intéressant article de M. Rollinger, publié dans l' Industrie électrique du 10 octobre 1900.
Nous ferons simplement remarquer qu'il n’est pas nécessaire de pouvoir disposer du point neutre de la canalisation, ni de créer un
point neutre artificiel pour faire fonctionner ce compteur.
C ompleur B atault. — Ce compteur, du second genre Ferraris [fig. 25), était exposé par la Société Genevoise pour la construction des instruments de physique et de mécanique.
Fig. 24. — Compteur Raab pour courants triphasés.
Fig. 26. — Détails du compteur Batault.
Il se compose d'un petit moteur [fig. 25 et 26)
actionné par le courant à mesurer. La partie
mobile de ce moteur est constituée par un très
léger disque en aluminium L, qui repose par son Fig. 25. — Compteur Batault. 1 . . 1 * .
axe vertical sur un saphir. Ce disque est mis en
marche par l’influence de plusieurs champs alternatifs de phases différentes et, grâce à sa
construction, il n’est soumis à aucun frottement et n’a d’autre effort à vaincre que de mettre en mouvement la minuterie du compteur.
Pour créer les champs moteurs qui doivent actionner le disque, on emploie une sorte de transformateur à trois enroulements constituant la partie originale de l’instrument.
Les deux noyaux en tôles isolées K,, K3 {fig. 26) ou leurs symétriques K2, K4 sont séparés sur presque toute leur hauteur par une lame isolante laissant un espace libre vers leurs extrémités. Les trois enroulements sont disposés comme suit : la bobine N, parcourue par une dérivation du courant principal, entoure les deux noyaux; les spires Z, traversées par le courant principal, ne sont placées qu'autour des noyaux antérieurs K( et K2; enfin, le troisième enroulement est constitué par deux bagues de cuivre O qui entourent chacun des noyaux à leur extrémité supérieure, mais en sont isolées électriquement.
Sous l’action des champs résultant de celte combinaison, le disque tourne à une vitesse proportionnelle à la puissance, quel que soit le décalage du courant à mesurer.
Afin de pouvoir régler ou modifier la constante de l’instrument avec facilité, les noyaux antérieurs (K3, K,) sont mobiles dans le sens vertical et ils peuvent, par suite, être rapprochés ou éloignés du disque d’aluminium; les noyaux postérieurs, en forme de fer à cheval, sont fixés sur le bâti.
Pour étalonner le compteur, on règle la position des noyaux mobiles par rapport au disque d’aluminium L ; on peut ainsi modifier ou corriger la constante de l’instrument avec beaucoup de facilité.
Une armature en fer G, placée vis-à-vis de l’espace libre séparant les deux noyaux parallèlement et au-dessus du disque L, sert à régler la proportionnalité du compteur dans toute l’étendue de l’échelle. Cette armature a aussi pour but d’éviter la marche intempestive à vide.
Compteur Hartmann et Braun. — Ce compteur, que représente la figure 27, appartient au premier genre. Il se compose d’un circuit magnétique A excité par deux bobines à gros fil tra-
Fig. 27. — Compteur Hartmann et Braun pour courant alternatif.
Fig. 28. — Schéma des connexions du compteur Hartmann et Braun pour obtenir en s,, s2 un courant décalé d'un quart de période par rapport à la tension ab du réseau.
versées par le courant principal et d’un autre circuit excité par des bobines en fil fin S,, S2. Celles-ci sont montées comme il sera expliqué plus loin.
Le décalage entre le champ créé par les bobines S,, S2, c’est-à-dire entre le courant qui
COMPTEURS D’ÉNERGIE ÉLECTRIQUE 14-23
circule dans ces bobines et la tension aux bornes du compteur, est exactement réglé à un quart de période.
Sous la double influence de ce champ décalé et du champ de la bobine à gros fil, le tambour T, en aluminium, tend à tourner en entraînant un disque amortisseur en aluminium, mobile entre les pôles des aimants m. Un système d’écrans en tôles sépare les aimants m des bobines actives du compteur, de façon à éviter toute influence de ces dernières sur les aimants.
Ce compteur ne comporte pas de balais et les frottements sont ainsi réduits au minimum.
11 consomme 3 watts et se met en marche pour les plus faibles charges.
Les indications sont indépendantes du facteur de puissance; mais elles sont légèrement influencées par de notables variations de fréquence.
Le réglage s’effectue sur place et en s’aidant des indications d'un wattmètre; il suffit pour cela de déplacer légèrement l'ensemble du système mobile par rapport à la bobine à gros fil.
La figure 28 montre schématiquement comment est constitué le circuit dérivé pour obtenir le décalage d’un quart de période dont nous avons parlé.
Ce dispositif a été employé par MM. Hartmann et Braun dans plusieurs appareils; il permet d’obtenir un champ tournant avec un courant alternatif simple.
Dans le circuit magnétique de l'enroulement dérivé, le champ, dans l’entrefer, est dirigé suivant xy.
L’enroulement traversé par le courant principal produit un champ dirigé suivant x'y' dans un circuit magnétique non figuré. T est le tambour d’aluminium entraîné par le champ tournant résultant de xy , x'y' ; t est un transformateur auxiliaire, à circuit magnétique fermé.
Le circuit dérivé en ab s’enroule en P, puis en s,, s2.
Le secondaire s' du transformateur t est fermé sur une résistance non inductive R et sur une bobine s" sur le noyau portant les bobines st et s2. Le réglage du décalage s’effectue en faisant varier la résistance R.
Compteur O. T. Blàlhy. — Ce compteur était exposé par la Société Ganz et Cie, de Buda-Pesth. C’est un compteur du second genre Ferraris. Le courant principal et le courant dérivé produisent des champs magnétiques normaux à un même disque métallique, disque s’engageant également entre les pôles d’aimants permanents produisant l’amortissement. Le décalage entre le courant ou le champ et la tension dérivée n'est pas exactement d’un quart de période, ainsi que cela a lieu dans le compteur Hartmann et Braun.
Le réglage ne peut donc qu’être approximatif et les indications sont influencées par le facteur de puissance des appareils branchés sur le réseau desservi par l’instrument.
Pour faciliter le démarrage à faible charge, les pôles de l’électro-aimant dérivé sont partiellement recouverts de petits écrans en cuivre rouge. Il en résulte une dissymétrie développant un couple supplémentaire dû à la simple action du circuit dérivé. On empêche la marche à vide en fixant un fragment de fer sur le tambour. Il en résulte une position d’équilibre stable subsistant tant que le courant principal est nul.
Les modèles exposés étaient respectivement de 6, 30, 150 et 300 ampères sous 120 volts.
Un modèle identique était destiné à la mesure de courants de haute tension; les bobines à fil fin sont alimentées par le secondaire d’un petit transformateur, dont le primaire est dérivé sur le réseau.
Compteur Ferraris. — Ce compteur du premier genre était exposé par la Société Siemens et Halske , de Berlin. Il se compose d’un léger tambour creux en aluminium B [fig. 29), mobile dans l’entrefer ménagé entre un cylindre de fer doux C et les pôles E, E, F, F, d’un anneau A en tôles isolées.
Le courant principal traverse les bobines à gros fil placées sur les pôles F, F, tandis que les pôles E,E sont recouverts de bobines en fil fin montées en dérivation sur le circuit de distribution. Sur l’axe du tambour est calé un disque amortisseur S, en aluminium gaufré, dont les bords s’engagent entre les branches d’aimants permanents M. Le totalisateur est actionné par la vis sans fin D.
Alin de réduire au minimum les résistances dues aux frottements, on communique à toute la partie mobile un mouvement louvoyant, disposition imaginée jadis par M. Raffard pour les régulateurs des moteurs à vapeur. A cet effet, l’axe de la partie mobile repose sur une crapaudine H fixée à l'extrémité d’une lame élastique. Un électro-aimant G, excité par une dérivation du courant, fait vibrer cette lame élastique et la partie mobile du compteur est continuellement soumise, de ce chef, à une série de petits déplacements verticaux. Ces déplacements ne
dépassent pas quelques dixièmes de millimètre et suffisent pour annuler presque complètement les résistances dues aux frottements.
Afin d’obtenir le démarrage du compteur aux plus faibles charges, le cylindre de fer C est muni de deux petites entailles diamétrales N, N destinées à créer une dissymétrie du champ sous les pôles E,E.
Lorsque les entailles sont placées au milieu des pôles, elles ne produisent aucun effet. Si, au moyen du levier L, on vient à modifier l’orientation du cylindre, les entailles N, N prennent la position figurée en pointillé.
Fir,. 30. — Schéma des connexions du compteur Ferraris.
Dans ce cas, le compteur démarre sous la seule influence des pôles E,E. Il marquerait alors à vide.
On arrive à éviter cet inconvénient, tout en équilibrant complètement les résistances passives, en donnant aux entailles une position intermédiaire. Le tambour B tourne alors dès que les électros F, F sont traversés par le courant principal, si faible soit-il.
Pour que les indications soient toujours exactes, il faut qu'il existe un décalage d’un quart de période entre les champs en E,E et en F, F. Voici comment on obtient ce décalage :
Les bobines S, S (fi g. 30) sont les bobines dérivées placées sur les pôles E,E (fig. 20).
Elles sont groupées avec des résistances non inductives R, R, à la façon des branches d’un pont de Wheatstone. Les points C,E sont réunis par une résistance réglable D, non inductive; en avant de B se trouve une bobine de réactance variable ; P, et P2 sont les pôles de la canalisation.
En modifiant la self-induction de la bobine de réactance et en agissant sur la résistance D, on obtient le décalage convenable.
La figure 31 montre une vue d’ensemble de ce compteur, dont la minuterie est à chiffres sauteurs.
En pratique, le tambour d’aluminium est percé de deux encoches destinées à créer des points morts et à éviter sûrement que le compteur ne marque à vide.
COMPTEURS D'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE
Cet instrument ne dépense, pour fonctionner, qu’un watt par 100 volts. Pour les hautes tensions ou pour les courants de grande intensité, il est accompagné de petits transformateurs.
Les aimants amortisseurs présentent une particularité : ils sont volumineux et peu aimantés. Grâce à celte disposition, ils sont très peu sujets à perdre une partie de leur aimantation, comme cela se produit souvent, par exemple à la suite d’un court-circuit sur la canalisation de l’abonné.
La Société Siemens et Halske, de Berlin, exposait également un compteur Ferraris pour courants triphasés.
Fig. 31. — Compteur Ferraris.
Fig. 32. — Détails du compteur Ferraris pour courants triphasés.
Ce dernier ne diffère pas, en principe, de celui qui vient d’être décrit. Il comporte deux systèmes inducteurs indépendants et superposés, agissant chacun sur un tambour d’aluminium.
Les deux tambours {fig. 32) sont calés sur un axe commun portant également le disque amortisseur en aluminium gaufré.
On voit, sur les tambours, les petites encoches diamétrales destinées à les empêcher de tourner sous la seule influence des champs produits par les bobines de dérivation.
Compteur Helios . — Cet instrument était exposé par V Helios Elektrizilats Aktien Gesellschaft, de Cologne. Il ressemble beaucoup aux compteurs Ferraris du second genre, décrits précédemment; mais quelques-unes des particularités qu’il comporte méritent d’être signalées.
Les pôlesde l’électro-aimant dérivé sont partiellement recouverts d’écrans en cuivre destinés à faciliter le démarrage aux faibles charges.
Le disque {fig. 33) est percé de plusieurs trous dont le but est de créer des points morts. De cette manière, lorsque l’électro-aimant dérivé agit seul, le disque ne peut tourner, car une partie pleine de ce disque s’arrête forcément sous le pôle de cet électro-aimant, puisque cette position correspond à un équilibre stable, ün évite ainsi complètement tous les mouvements du compteur pendant la marche à vide.
Dès que l’éleclro-aimant à gros fil est traversé par le courant principal, l'effet des points morts disparaît et le compteur se comporte comme si le disque n’était pas percé d’ouvertures.
Les pôles de l’électro-aimant à gros fil sont également munis d’écrans de cuivre destinés à réduire le couple résistant parasite exercé sur le disque par cet électro, concurremment avec le couple moteur.
De cette manière, l’amortissement exercé sur le disque par les aimants permanents peut être considéré comme agissant seul.
Compteur Hummel. — Ce compteur, du second genre Ferraris, était exposé \rà.v\' Allgemeine Elektrizitats Gesellschaft de Berlin; il est représenté par la figure 34 et se compose {fig. 35) d’un disque de cuivre rouge a monté sur pointe et s’engageant dans l’entrefer d’un électroaimant tripolaire e et entre les branches d'un aimant permanent m.
Fig. 33. — Disque du compteur Helios.
L’ÉLECTRICITÉ A L’EXPOSITION L’électro-aimant tripolaire est en tôles isolées et comporte trois noyaux .s,, 7? , s2. Une armature r, disposée au-dessus du disque, ferme le circuit magnétique de cet électro-aimant. Les noyaux s,, s.2 sont excités par un courant dérivé du réseau et des bobines traversées par le courant principal entourant les noyaux s, et h.
Pour que le disque puisse tourner sous l’action des flux en présence, il est nécessaire qu’ils
soient inégaux dans les entrefers lv l2 ( fig . 36).
On y arrive en rapprochant davantage l'armature r du côté du noyau s,, de façon à avoir t,<l2.
Afin d’éviter que le compteur ne marche à vide sous la seule action du courant dérivé, l’inégalité des entrefers Is et l2 doit être réglée très exactement.
A ce moment, le couple exercé sur le disque est trop faible pour le faire tourner, mais il est cependant suffisant pour compenser les résistances dues aux frottements.
Le courant principal traverse une bobine à gros fil superposée à la bobine en fil fin placée sur le noyau .<q. Le flux, dans l’entrefer augmente donc proportionnellement à l’intensité du courant et avec lui augmente le couple moteur qui entraîne le disque. Pendant ce temps, le flux en s2 se trouve diminué d’autant.
l'our qu'il y ait proportionnalité entre le couple moteur et la puissance, deux conditions doivent être réalisées;
1° Les flux développés dans le noyau par les bobines à gros fil et à fil fin doivent être en concordance de phase.
Firs. 33.
Il en résulte que le courant dont on veut mesurer l’énergie ne doit pas avoir de composante déwattée, et c’est ce qui limite l’emploi du compteur aux cas où le réseau n’alimente que des lampes à incandescence ;
2° Le noyau dont le flux est renforcé ne doit pas arriver à la saturation.
Comme cette condition n’est guère réalisable, on tourne la difficulté en faisant passer le courant principal dans les quelques spires d’une bobine placée sur le noyau h.
Cette bobine produit un flux de sens contraire à celui produit en s2 et le couple moteur est augmenté malgré la saturation du noyau st.
COMPTEURS D’ÉNERGIE ÉLECTRIQUE
La figure 36 montre schématiquement la direction des flux engendrés dans les noyaux s{ , h , ,<r2, par les enroulements à gros fil et à fil fin.
Le mouvement de rotation du disque a est transmis à la minuterie par une vis sans fin z ( fig , 35). Cette minuterie est à chiffres sautants.
Les erreurs ne dépassent pas ± 1 0/0 dès que la charge est supérieure à 5 0/0 de la capacité du compteur.
SL
Le disque se met en marche sûrement lorsque la charge atteint 1 0/0 et la dépense d'énergie dans les bobines de l’instrument est très faible. Elle ne dépasse pas 3 watts, dont 2 watts à pleine charge dans le circuit principal et 1 watt par 100 volts dans les bobines dérivées.
Ces compteurs se construisent pour toutes tensions jusqu’à 250 volts et pour tous débits inférieurs à 10 ampères.
COMPTEURS OSCILLANTS
Principe. — Dans les compteurs-moteurs, la force motrice qui met en marche l’instrument est proportionnelle à la puissance à mesurer et il est nécessaire, pour obtenir des indications exactes, que le couple résistant soit proportionnel à la vitesse. Les couples supplémentaires dus aux frottements mécaniques, quoique très petits, prennent une certaine importance aux faibles charges et entraînent quelques erreurs que l’on corrige approximativement par des artifices tels que le compoundage.
Pour éliminer complètement ces erreurs, on a réalisé des compteurs dans lesquel» la force motrice, toujours empruntée au courant lui-même, est quelconque et largement suffisante pour assurer le mouvement des organes mobiles et dans lesquels le rôle du système de mesure se borne à en régler la vitesse. Ces instruments, dits compteurs oscillants, font avancer le système mobile de quantités constantes à des intervalles de temps variables.
Compteurs Aron. — Ces compteurs étaient exposés par la Société Aron dans les sections française, allemande et anglaise.
Ces instruments sont des watts-heure-mètres à intégration continue comportant deux mouvements d’horlogerie distincts, munis de balanciers spéciaux. Ces balanciers, au lieu d’avoir des lentilles massives, comme les balanciers ordinaires, se terminent par des bobines faisant partie du circuit dérivé sur la canalisation. Pendant les oscillations des balanciers, les bobines qu’ils portent se déplacent devant d'autres bobines fixes, parcourues parle courant don*
on veut mesurer l’énergie. Les balanciers sont très courts, leur longueur ne dépassant pas 10 cm, et, dans ces conditions, le nombre d’oscillations effectué pendant un temps donné est très considérable, environ 12 000 par heure.
La section du fil des bobines fixes est d’ailleurs proportionnée à l'intensité maximum du courant dont on veut mesurer l’énergie.
Les deux mouvements d’horlogerie ont leur roue d’échappement en relation avec les roues dentées d’un train différentiel, dont la roue planétaire reste fixe ou tourne autour d’un axe, suivant que les rouages des mouvements défilent avec la même vitesse angulaire ou avec des
vitesses différentes. •
Quand le courant principal est nul, les bobines fixes sont inactives, et seules les bobines des balanciers sont le siège de tlux ® proportionnels à la tension du réseau.
Dans ces conditions, les balanciers se comportent comme s’ils étaient munis de lentilles ordinaires; on en règle la longueur de manière à ce que les oscillations qu’ils effectuent pendant un temps donné soient égales. Le planétaire reste alors immobile et il en est de même de la minuterie du compteur commandée par l’axe de ce planétaire.
Inversement, lorsque les bobines fixes sont traversées par un courant, elles sont le siège de flux <1> proportionnels à l'intensité de ce courant.
Les flux cp et exercent alors l’un sur l’autre des forces attractives ou répulsives suivant qu’ils sont de même sens ou de sens contraire. Dans le premier cas, le balancier se comporte comme si l’intensité de la pesanteur était augmentée et ses oscillations deviennent plus rapides. Dans le second cas, tout se passe comme si l’intensité de la pesanteur était diminuée et les oscillations du balancier sont ralenties.
Les connexions des bobines sont établies de manière à augmenter le nombre d’oscillations d’un des balanciers et à diminuer celui de l’autre.
Le planétaire tourne alors dans l’espace en entraînant la minuterie du compteur proportionnellement à la différence des nombres d'oscillations des balanciers.
Ces nombres sont d’ailleurs proportionnels au produit cp<I* des flux développés par les courants, dérivé et principal, c’est-à-dire proportionnels à la puissance à mesurer.
Les bobines fixes et mobiles dont nous venons de parler forment les circuits du wattmètre du compteur. Les forces en jeu dans cet organe sont excessivement faibles et la puissance absorbée pour faire mouvoir les divers éléments du compteur est empruntée à un ressort dont le remontage s’effectue automatiquement.
Compteurs pour distribution à deux fus à courant continu ou à courant alternatif. — La figure 37 montre l’ensemble du compteur Aron pour distribution à deux fils.
Les mouvements d’horlogerie de ces compteurs sont représentés par les figures 38 à 46. Montés entre les platines d’une même cage, ces deux mouvements sont identiques et leurs échappements à ancre k{ sont munis de balanciers terminés par les bobines )«, en fil fin. Afin de pouvoir faire varier au besoin la durée des oscillations des balanciers, ceux-ci sont prolongés à leur partie supérieure par des tiges filetées portant des contrepoids de réglage mr Le réglage de ces contrepoids rend les oscillations des balanciers à peu près égales pendant la marche à vide. Pour arriver à ce que les deux mouvements d'horlogerie restent constamment soumis à des efforts moteurs égaux , les barillets ordinaires à ressort sont remplacés par les roues ft,f3
COMPTEURS D'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE
d’un premier engrenage différentiel, dont le planétaire b.2 reçoit l’effort moteur par l’intermédiaire d’un ressort en boudin terminé par un toc (fig. 38).
Ce ressort joue le double rôle de joint articulé et d'accumulateur d’énergie, assurant l’entretien du mouvement des balanciers pendant les courts instants du remontage périodique du ressort g (fig. 46). Le toc est entraîné par l’axe à goupille c, de manière que le ressort en boudin soit toujours armé.
Grâce à ces dispositions, les deux mouvements d’horlogerie restent constamment soumis à des efforts moteurs égaux, malgré leur différence de vitesse.
Les bobines en fd fin des balanciers sont représentées en m{ (/ îg . 38); elles sont attachées à une légère étoile en aluminium, fixée par une vis à la partie inférieure des balanciers. La forme en étoile a pour but d’éviter la production de courants de Foucault. Le courant est amené aux bobines par des fils très fins venant des bornes N et roulés en longs boudins, de façon à rendre négligeable leur élasticité propre et les effets perturbateurs qui en résulteraient. La différence de nombres d’oscillations des balanciers est enregistrée par l’intermédiaire d’un second engrenage différentiel vtv2 {fig. 38), dont les roues sont chacune en relation avec l’un des mouvements d’horlogerie. Les roues v(, v.2, devant nécessairement tourner en sens contraire, bien que le sens de rotation des roues d’échappement i soit le même, le mouvement de gauche [fig. 39) agit sur la roue v2 par l’intermédiaire d’une roue de renvoi t3.
Finalement l’axe q de la roue planétaire commande la minuterie du compteur (fig. 38 et 40).
Le synchronisme obtenu pour les balanciers en agissant sur les contrepoids m2 n’est qu'approximatif; l’erreur résultant du défaut de synchronisme est annulée en inversant périodiquement la fonction des balanciers.
Cette inversion consiste à renverser le sens du courant dans les bobines en fil fin m.2. de façon que le balancier, qui, précédemment, avait sesos dilations retardées par l'action des flux cp<I>, les ait ensuite accélérées, la réciproque existant pour l'autre balancier.
Celte inversion dans la marche accélérée et retardée des balanciers doit nécessairement se produire à intervalles égaux dont la durée est de vingt minutes environ. Voici comment elle est automatiquement réalisée.
L’inverseur du courant dans les bobines est représentée en x (fig. 43 et 44). Cet inverseur est commandé parle ressort moteur g et effectue brusquement un demi-tour toutes les vingt minutes. A cet effet, la roue A (fig. 41) est entraînée en même temps que les deux mouvemenls d’horlogerie et, pendant sa rotation, elle arme progressivement un ressort l (fig. 43).
A un moment donné, la goupille n soulève le levier y, ce qui a pour effet de dégager la goupille r, normalement retenue par le levier p solidaire du levier v. Le mouvement est analogue à celui dit de préparation dans le mécanisme de sonnerie des pendules d'appartement.
Dès que la goupille r est dégagée, la tension du ressort l fait exécuter un tour complet à l’axe 5- et, à la fin de cette révolution, la goupille r se remet en prise avec le levier p. La grande roue h tournant d’une façon continue, le ressort l s’arme de nouveau peu à peu (en vingt minutes), jusqu’à ce qu’il se produise un nouveau déclenchement. A chaque tour de l’axe z correspond un demi-tour de l’inverseur x , les deux roues s , t étant dentées dans le rapport 1 à 2.
COMPTEURS D’ÉNERGIE ÉLECTRIQUE
Ce dispositif est fort simple et fonctionne avec une grande sûreté; il est complété par une série de roues d’angle {fi g. 42 et 43) destinées à faire marquer le compteur toujours dans le même sens, malgré le renversement périodique des rôles des balanciers.
Dans ce but, le planétaire enregistreur n’attaque pas directement le premier mobile d de la minuterie. Par suite de l’emploi de roues et de pignons d’angle nK , g.v e.,, le planétaire communique un mouvement de rotation à l’axe /'qui supporte les roues d’angle c,e, . Celles-ci sont solidaires d’un canon et peuvent se déplacer longitudinalement à gauche ou à droite, suivant la position de la fourchette c. Celle-ci est brusquement poussée d’un côté ou de l’autre par l’action d’une came a agissant sur la fourche b, cette came «étant montée au bout de l’axe de l’inverseur x et effectuant en même temps que lui des rotations brusques d'un demi-tour.
Supposons que le balancier de gauche soit accéléré par l’action des flux cp, <J> tandis que le balancier de droite est retardé.
Le planétaire enregistreur fait tourner l’axe f{fig. 42) dans un certain sens et c’est la roue e qui actionne le premier mobile d de la minuterie du compteur.
Fig. 45.
Fig. 4t>.
Quand le rôle des balanciers est interverti, l’axe f tourne en sens inverse du sens précédent; mais la roue e est alors dégagée et c’est la roue e, qui se trouve en prise avec le mobile d de la minuterie.
L’inversion de sens du courant dans les bobines en fil fin élimine l’erreur qu’introduirait le défaut de synchronisme des balanciers considérés, lorsque le compteur marche à vide.
L’inversion du courant se produit brusquement, à intervalles égaux, et la minuterie est actionnée, suivant le cas, soit par la roue e, soit par la roue et ; par suite, la roue d et celles de la minuterie tournent toujours dans le même sens. •
Les organes du remontage électro-automatique sont représentés par les figures 43 et 46.
Un électro en fera cheval a peut, lorsqu’il est excité par un courant, faire exécuter un quart de tour à l’armature b , de manière à lui faire occuper une position perpendiculaire à celle qui est représentée sur la figure 45. Une butée limite l’ampli’tude du mouvement. L’armature â, dans son mouvement de rotation, arme le ressort g [fi, g. 46) dont la tension reste acquise lorsque le courant cesse de circuler dans la bobine de l’électro-aimant q. Ceci se produit grâce au cliquet f qui est en prise avec les dents de la roue à rochet r.
L’axe c de celte roue à rochet porte la goupille qui entraîne le toc relié élastiquement au planétaire b2 ( fig . 38), actionnant les mouvements d’horlogerie.
Pendant le défilage des mouvements d’horlogerie, le fer doux b, qui avait pris, au moment du remontage, une position perpendiculaire à celle que représente la figure 45, revient peu à peu à sa position primitive, par suite de la détente progressive du ressort moteur g.
L’ELECTllICITE A L’EXPOSITION
L’électro-aimant de remontage est actionné par un commutateur automatique i qui fonc
tionne de la manière suivante:
Ce commutateur bascule autour de son axe i, d'un côté ou de l’autre, par le jeu d'un ressort de rappel m, dès qu’il franchit sa position moyenne.
Dans la position représentée figure 45, le circuit de l’électro-aimant q est fermé par la goupille y, reliée élastiquement au moyen du ressort r à l’un des fils del’électro. La goupille y, plantée sur la pièce æ , appuie sur le ressort l du commutateur et le courant qui arrive à ce ressort l traverse la bobine q.
L’armature b effectue un quart de tour, comme nous l’avons dit plus haut, mais la goupille œ, qui participe à ce mouvement, fait basculer le commutateur et le courant est interrompu dans l’électroaimant.
Quand la pièce b revient à la position figurée, la goupille y fait de nouveau basculer le commutateur, le courant excite momentanément l’électro q et ainsi de suite.
On voit donc que, grâce au fonctionnement de l'interrupteur automatique, la fermeture et la rupture du circuit de l’électro q se font brusquement, bien que le mouvement de l’armature b soit relativement lent. En pratique, c’est environ toutes les
A. Commutateur mécanique de la minuterie ) Fonctionnant
B. Commutateur électrique du courant dérivé i ensemble.
