COMPTEURS A INTÉGRATION DISCONTINUE
Dans ces instruments, le système mobile, contrairement à ce qui se produit dans les compteurs oscillants, avance de quantités variables à des intervalles de temps égaux. C’est sur ce principe que sont fondés les compteurs à intégration discontinue.
Compteur Brillié. — Cet instrument, exposé à titre rétrospectif par la Compagnie anonyme continentale pour la f 'abriealion des compteurs , figurait déjà à l’Exposition de 1889. A cette époque, il était l'un des plus perfectionnés; mais la complication de son mécanisme a fait préférer depuis les compteurs plus simples employés de nos jours.
Nous ne ferons que décrire sommairement cet appareil, connu sous le nom de compteur Brillié à ressort.
Un dispositif recueille à intervalles de temps réguliers l’indication d’un wattmètre et ces indications sont totalisées.
Le compteur Brillié comprend cinq organes principaux :
Le wattmètre à torsion, formé d’une bobine en fil fin branchée en dérivation sur le réseau et mobile sur couteaux à l'intérieur de deux bobines fixes en gros fil, traversées par le courant principal.
Un petit électromoteur fournissant l’énergie nécessaire à la mise en mouvement des divers mécanismes.
Un modérateur servant à tordre aussi progressivement que possible le ressort de la bobine mobile, de façon à ramener celle-ci au zéro sans oscillations.
Une pendule à remontoir d'égalité actionné électriquement et réglant les intervalles d'enregistrement périodique (toutes les minutes).
Un totalisateur dont le premier mobile est entraîné par friction.
On trouvera une description détaillée de ce compteur dans les Compteurs d'energie électrique , par E. Hospitalier (Paris, 1889, G. Masson, éditeur).
Compteur Siemens etHalske. — Ce compteur se construit soit comme ampères-heure-mètre, soit comme watts-heure-mètre :
Suivant les cas, il se compose donc d’un ampèremètre ou d’un wattmètre dont l’aiguille se déplace devant les divisions d’un cadran. Toutes les 3,75 secondes, l’aiguille est ramenée au zéro de la graduation et un rouage totalisateur additionne les angles successifs que fait l'aiguille avec ce zéro.
Voici en quoi consiste le mécanisme : Un mouvement d’horlogerie réglé par un balancier de montre, avec échappement à ancre, est entretenu électriquement comme dans un compteur horaire. Une des roues de ce mouvement porte un cliquet tournant normalement très près du premier mobile du totalisateur.
Lorsque l’aiguille de l’instrument rencontre ce cliquet, elle le met en prise avec ce premier mobile et l’enregistrement se produit.
L’aiguille est ainsi peu à peu ramenée au zéro pendant que le totalisateur fonctionne. A la fin, l’aiguillé est arrêtée par une butée et le cliquet échappe à ce moment. L’aiguille reprend alors sa liberté, le cliquet vient repasser près d’elle et se remet en prise. Les mêmes phénomènes se reproduisent ensuite de la même manière, chaque cycle complet durant 3,75 secondes, ainsi qu'il a été dit; cette durée est celle que la roue porte-cliquet met pour effectuer un tour complet.
COMPTEURS D’ÉNERGIE ÉLECTRIQUE
Sous 100 volts, ce compteur absorbe 1 watt pour assurer le fonctionnement du rouage et du totalisateur. Les indications sont exactes à 2 0/0 près.
Compteur Holden. — Le compteur de M. F. Holden, exposé par M. Garfield, est à intégration discontinue.
Fig. 62. — Compteur Holden.
Détails de construction.
Cet instrument est constitué par un électrodynamomèlre comportant deux bobines fixes C, C (/?(/. 01) intercalées dans le circuit principal et deux bobines mobiles D, D en dérivation sur le réseau. Ces bobines ont leurs enroulements disposés de manière à annuler l'influence du champ magnétique terrestre aussi bien que celle d'un champ magnétique voisin ; elles forment un système asiatique.
Les bobines mobiles D, D sont montées sur un arbre vertical B reposant sur des pivots et l’amplitude des déplacements angulaires de cet équipage mobile est limitée par des butées d , d.
Une bague, en matière isolante E [fig. 62), est fixée sur l’arbre B au-dessus des bobines D, D. Sur cette bague viennent partiellement s’enrouler deux lames métalliques b, b ayant chacune une de leurs extrémités
fixée respectivement à l’une des bobines mobiles D, D, l’autre extrémité se terminant par un ressort F ( fig . 64),
3 il
dont on règle la tension à l’aide d’une vis G. Ce dispo-
Ci ]
Fio. 63. — Compteur Holden.
Détails de construction.
sitif permet de faire varier dans d’assez grandes limites le couple de torsion de l’équipage mobile. Un cliquet mobile I, fixé sur l’arbre B, sert à entraîner cet équipage constitué par un second arbre vertical B' placé dans le prolongement du premier et à sa partie inférieure. Cet arbre B' est muni de trois bras horizontaux filetés disposés dans un même plan et portant chacun un contrepoids réglable servant à équilibrer l’instrument. Ces bras portent, en outre, un cercle denté en prise avec le cliquet d’entraînement, disposition qui permet
de donner aux organes un moment d’inertie considérable par rapport à leur masse. Au-dessous de ces bras horizontaux, l’arbre B' porte un disque en fonte K, qui tourne entre les pôles à grande surface d’un aimant permanent exerçant sur ce disque, du fait de l’hystérésis, un effort constant. Enfin, l’extrémité inférieure de cet arbre, filetée et formant vis sans fin, commande le mécanisme enregistreur.
Le faible poids des organes, portant sur les deux pivots, permet de transporter le compteur sans qu’il soit nécessaire de soulever l’équipage mobile ; on évite ainsi l’obligation d’étalonner à nouveau l’instrument, chaque fois qu’on l’a déplacé.
Les bobines en dérivation de l’électrodynamomètre sont périodiquement mises en circuit par un mouvement d’horlogerie à commande électrique ; les bobines fixes sont parcourues par le courant principal à la manière ordinaire.
Fio. 64. — Compteur Iloldeti.
Détails du mouvement d'horlogerie.
Fig. 65. — Compteur Holden.
Détails du mouvement d’horlogerie.
Indépendamment de l’électrodynamomètre, le compteur comporte un mouvement d’horlogerie et un mécanisme de remontage automatique.
Le mouvement d'horlogerie ( fig . 05 et 06) est constitué par un ressort ou par un poids moteur actionnant, par l’intermédiaire de pignons et de roues dentées, le système d’échappement.
Le mécanisme de remontage comporte un dispositif électromagnétique pour armer le ressort du mouvement d’horlogerie ou pour remonter le poids qui le remplace et des contacts fermant ou ouvrant le circuit électrique de ce moteur oscillant et celui des bobines mobiles de l’électrodynamomètre à des intervalles de temps fixés d’avance.
Le fonctionnement de ce moteur est basé sur le principe des impulsions électrodynamiques périodiques imprimées à des bobines mobiles par un système de bobines fixes. Ces impulsions fournissent à un équipage mobile autour d’un axe vertical une certaine quantité d’énergie cinétique dissipée par hystérésis dans le disque de fer tournant entre les pôles de l’aimant permanent. L'angle décrit par l’équipage mobile avant son arrêt est d’autant plus grand que l’impulsion a été ellemême plus grande. En proportionnant convenablement les organes, l'angle décrit par cet équipage mobile est rendu proportionnel à la puissance consommée à l’instant où se produit chaque impulsion périodique. Les angles décrits sont totalisés par une minuterie qui donne, par conséquent, la quantité totale d'énergie.
COMPTEURS D'ENERGIE ELECTRIQUE
Voici comment fonctionne le compteur Holden : Chaque fermeture du circuit des bobines en dérivation de l’électrodynamomètre entraîne une réaction entre les bobines fixes et mobiles et produit une déviation de ces dernières surmontant le couple résistant dû aux ressorts et à l’hystérésis du disque de fonte ; ce déplacement se produit jusqu’à ce qu’une plaque de butée d arrête les bobines mobiles. Pendant ce déplacement, le cliquet I que porte l’arbre B entraîne l’équipage inférieur qui, d’abord, suit le mouvement des bobines D, D et continue, ensuite, à tourner jusqu’à complète consommation de l’énergie cinétique qui lui a été fournie, énergie transformée en chaleur par l’hystérésis du disque de fonte.
Les bobines mobiles de l’électrodynamomètre dévient toujours du même angle quelle que soit la charge. Il est évident que le couple exercé par les bobines fixes sur les bobines mobiles doit, pour produire un mouvement de l’équipage, avoir une valeur supérieure à celle des couples
Fig. G6. — Compteur Holden. — Connexions pour une distribution à courants triphasés.
Fig. 67. — Compteur Holden, type de 100 kilowatts pour tableau île distribution.
dus aux ressorts et à l’hystérésis. En établissant une certaine relation entre les couples moyens dus respectivement aux ressorts et à l’hystérésis, le déplacement total élémentaire de l’équipage inférieur est proportionnel à la puissance consommée au moment de l’observation.
La précision du compteur est indépendante de la charge, car la courbe représentant le rapport des watts aux angles de rotation de la partie inférieure est linéaire à partir du point où le compteur commence à fonctionner.
La résistance des bobines en dérivation d’un compteur de 500 watts sous 100 volts est d’environ 1 000 ohms, de sorte qu’en fermant le circuit toutes les minutes pendant 1,5 seconde, temps suffisant pour obtenir une déviation angulaire totale des bobines, la perte moyenne dans celles-ci n’est que de 0,25 watt. On peut encore réduire cette perte de moitié en ne fermant le circuit que toutes les deux minutes, ce qui assure encore une exactitude bien suffisante sur tous les circuits d’éclairage.
Par une modification de construction très simple, que montre la figure 66, on peut utiliser ce compteur sur les circuits triphasés. Les bobines correspondantes, en série ou en dérivation, doivent être électrodynamiquement égales et les deux bobines fixes être suffisamment écartées
pour ne donner lieu à aucune influence mutuelle. On peut tenir compte des variations du facteur de puissance du circuit en proportionnant convenablement l’électrodynamomètre.
Les variations ordinaires de température sont pratiquement sans effet sur la précision du compteur.
La constante de temps du circuit en dérivation est si faible que les lectures du compteur sont indépendantes de la fréquence.
La méthode d’étalonnage est fort simple. Une expérience permet de déterminer la tension du ressort d’après la rapidité avec laquelle les bobines sont renvoyées à leur position initiale. En faisant varier le shunt magnétique de l’aimant permanent, on règle l’amortissement de manière à amener le disque au repos au bout de deux tours ou de toute autre déviation convenable. On fait les lectures à une charge donnée, 5 0/0 de la pleine charge par exemple, les ressorts étant réglés de manière que 10 impulsions fassent faire au disque un tour complet, ou 5 impulsions un demi-tour, ou encore toute autre fraction de la déviation totale correspondant à la pleine charge, tout en ayant une tension suffisante pour produire le renvoi des bobines mobiles à leur position initiale. Les ressorts ont une si faible influence sur les lectures, lors de la pleine charge, que l'étalonnage pour de fortes charges est parfaitement inutile.
Dans le modèle de compteur Holden de 500 watts, la déviation à enregistrer à pleine charge est d’environ 250 mm, de sorte qu’avec 20 watts, soit i 0/0 de la charge totale, la déviation est de 10 mm, ce qui assure une grande précision de la mesure. Les modèles de grande puissance commencent à donner des indications précises à partir de 1 0/0 environ de la pleine charge. La déviation correspondant à la pleine charge dans un compteur de 100 kw est de 635 mm.
La figure 67 montre l’aspect extérieur d’un compteur de 100 kw pour tableau de distribution.
COMPTEURS SPÉCIAUX
Dans la catégorie des compteurs spéciaux, il faut comprendre :
1° Les compteurs à prépaiement ;
2° Les compteurs à double tarif;
3° Les compteurs à tarif variable .
1" COMPTEURS A PRÉPAIEMENT
Deux compteurs de ce genre figuraient à l’Exposition : le compteur Thomson, exposé parla Compagnie pour la fabrication des compteurs , et le compteur Vulcain, exposé par la Compagnie anonyme continentale.
Compteur Thomson.— En principe, ce compteur se compose d’un compteur Thomson ordinaire, auquel on adjoint un mécanisme spécial dit de prépaiement. Ce mécanisme a pour objet de fermer le circuit de l’abonné, puis de permettre à l’induit du compteur d’exécuter un certain nombre de tours. A la fin du dernier tour permis, l'énergie payée d’avance est consommée et le circuit de l’abonné s’ouvre automatiquement. La figure 68 montre en quoi consiste le mécanisme de prépaiement :
Lorsqu’on introduit une pièce de monnaie dans l'ouverture ménagée à cet effet, elle tombe dans un conduit et vient occuper la position figurée en pointillé.
On fait alors tourner à la main, de gauche à droite, une manette disposée extérieurement; cette manœuvre a pour objet de remonter le mécanisme, la pièce servant de pêne à cette sorte de clé de serrure.
Une fois le remontage effectué, le circuit de l’abonné se trouve fermé par un interrupteur actionné par la manette Fl°’ 68‘“Mécanisme de PréPaieilie»t du compteur Thomson.
extérieure. La pièce de monnaie se dégage alors et est recueillie dans un tiroir-caisse.
L’abonné consommant l'énergie, le compteur se met en marche et l’induit, en tournant, fait défiler le rouage de prépaiement dont le ressort a été armé au moment du remontage.
L’ÉLECTRICITE A L’EXPOSITION
Lorsque le nombre de tours que doit effectuer le moteur du compteur est terminé, le mécanisme de prépaiement est déclenché et tout revient dans la position primitive.
On peut faire pénétrer successivement plusieurs pièces de monnaie dans l'appareil, ce qui permet d’armer d'autant plus son ressort et de dépenser une plus grande quantité d’énergie avant l’interruption du courant.
Un cadran indique d'ailleurs constamment à l'abonné à quel moment il en est de sa dépense d’énergie et ce qui lui reste de disponible. Des cliquets convenablement disposés empêchent toute fraude; le nombre de pièces introduites dans l'appareil est enregistré par un cadran spécial. Lorsque l'on vient faire la recette, il est facile de constater, en présence de l'abonné, si les pièces qu’il a introduites ont réellement leur valeur.
Compteur Vulcain. — Ce compteur était exposé par la Compagnie anonyme continentale pour la fabrication des compteurs à gaz et autres appareils. Comme le montre la figure G9, cet instrument se compose d’un mécanisme de prépaiement adjoint à un compteur Vulcain ordinaire.
Fig. 69. — Compteur Vulcain à prépaiement.
Fig. "0.
On fait fonctionner le mécanisme de prépaiement en introduisant une pièce de monnaie dans la fente C ( fig . 70) et en tournant la clé II de gauche à droite.
Ce mouvement forme un interrupteur et l’abonné dispose du courant; en même temps, un ressort relié à l'axe de la roue à rochet B se trouve armé.
Dès que la pièce est tombée dans le tiroir-caisse, le mécanisme de prépaiement tend à tourner sous l’action du ressort agissant sur B. Le défilage du mobile de plus grande vitesse de ce rouage est réglé par un échappement à chevilles cfg [fig.lo), le défilage ne pouvant se produire que lorsque l'abonné se sert du courant. Le ressort se détend progressivement alors et, finalement, l'interrupteur s’ouvre.
COMPTEURS SPECIAUX
On peul mettre jusqu'à 19 pièces successivement dans l’appareil. A chaque introduction d’une pièce, on tourne la clé II. Celle-ci peut tourner d’un vingtième de tour après chaque chute d'une pièce dans le tiroir-caisse.
ha tension donnée ainsi au ressort est proportionnelle au nombre des pièces et il en sera de même de la quantité d’énergie que pourra débiter l’appareil. Un cadran spécial indique à l’abonné ce qui lui reste à consommer avant l’obligation de remettre de nouvelles pièces de monnaie.
LesfiguresTl à 76 montrent le détail des divers organes. La pièce M, introduite en H, est engagée dans l'entaille du boisseau G de la clé.
Cette pièce engrène avec la roue B et permet sa rotation d’un vingtième de tour, après avuU dégagé cette roue de son cliquet NLK. L’action de la roue B se transmet au mécanisme par l'intermédiaire d’un différentiel [fig. 73). Cet organe est nécessaire pour permettre d’armer le ressort de B, lorsque le compteur n'est pas encore en marche.
Lorsque 1 abonné consomme l’énergie qu'il a ainsi payée d'avance, le compteur fonctionne et le premier mobile e du totalisateur (fig. 75 et 76) fait osciller à chaque tour la fourchette fg. Le mobile de plus grande vitesse du mécanisme de prépaiement effectue aussi un tour pendant le même temps, grâce à la goupille h qui reste toujours engagée dans la fourchette fg.
Lorsque toute 1 énergie à laquelle l’abonné a droit est consommée, la roue mobile e a exécuté le nombre de tours correspondant à cette énergie.
11 en est de même du mobile de plus grande vitesse du mécanisme de prépaiement et, finalement, le ressort agissant sur la roue B se trouve désarmé.
INaturellement, un système de cliquets empêche tout retour en arrière et un compte-pièces indique à chaque instant quelle recette on doit trouver dans le tiroir-caisse.
L’ELECTlilCITÉ A L’EXPOSITION
Ce compteur, étant destiné à des abonnés ne consommant que peu d’énergie à la fois, a été seulement établi pour des capacités jusqu'à 300 watts sous 110 volts.
