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pareils est suffisamment élevé; il importe donc, au plus haut point, de se rendre un compte exact de la puissance qu'ils laissent dissiper sous forme de chaleur. Ces pertes se font en deux endroits : il y a des ,| pertes dans le fer et des pertes dans le cuivre.

Le noyau de fer est le siège de phénomènes d'hystérésis et aussi, malgré le feuilletage, il est parcouru par des courants de Foucault; ce sont là deux causes d'échauffement parasite de cette armature.

On conçoit aisément que la perte, ainsi occasionnée, doit se produire aussi bien quand le transformateur travaille à vide, c'est-à-dire lorsque le secondaire, étant ouvert, ne débite rien, ou quand, au contraire, le transformateur est en charge, et que le secondaire fournit du courant. On démontre même que, si la tension est maintenue constante aux bornes du primaire, les pertes dans le fer restent toujours le& mêmes quelle que soit la charge. Pour réduire ces pertes il faut réduire autant que possible l'induction maxima à laquelle sera soumise le fer et, par suite, diminuer aussi le flux maximum qui est proportionnel à cette induction. Mais pour un certain courant primaire, le flux est en raison inverse du nombre des spires, et Ton est ainsi conduit à augmenter ce nombre et, par suite aussi, si Ton ne veut pas changer le rapport de transmission, celui des spires enroulées sur le secondaire.

Dans ces conditions, l'énergie perdue dans le fer deviendra plus faible, il ne faudrait pas croire cependant que le profit soit certain. En accroissant la longueur des deux circuits, on accroît leur résistance et, en conséquence, la chaleur dissipée dans

le cuivre par l'effet Joule; Ton ne peut atténuer Tune des causes qui diminuent le rendement sans risquer de rendre l'autre plus néfaste.

Il y a donc un juste milieu à chercher; le calcul ici encore servira de guide et permettra de trouver la solution la plus économique. Facilement on arrive à établir que le rendement sera maximum quand les pertes dans le fer égaleront les pertes dans le cuivre et dans ces conditions il peut atteindre 97 p. 100,

Toutefois Ton ne doit pas conclure qu'il convient de toujours employer un transformateur donnant le maximum de rendement. Les appareils placés che$ les abonnés restent toujours branchés sur la distribution, parce que la manipulation d'un interrupteur sur le primaire ne laisserait pas que de. présenter de sérieux dangers ; on perd donc dans le fer, alors même que l'on ne demande aucun débit, une partie de la puissance dissipée quand on se sert du couvrant et il peut y avoir avantage à ne pas permettre que cette partie devienne (à vide) la moitié de ce qu'elle serait en charge. Dans les transformateurs d'abonnés, il conviendra d'établir un rendement maximum pour le régime moyen que l'expérience fera connaître; la perte dans le cuivre sera, peur exemple, double de la perte dans le fer.

Dans les débuts, les transformateurs étaient cons^truits un peu au hasard; aujourd'hui, au contraire, l'imprévu n'a plus qu'une faible part et d'avance l'on peut calculer toutes les conditions que doit remplir un appareil destiné à un usage déterminé. D'ailleurs on peut vérifier si le résultat est bien celui qu'on

LE TRANSPORT DE l'ÉN&RGXE ÉLECTRIQUE 195

attendait et Ton possède des moyens simples de faire l'épreuve d'un transformateur. Cette épreuve comporte deux vérifications aussi importantes l'une que l'autre; il convient de rechercher si le rendement eôt bon et, (l'autre part, si la chute de tension entre la marche à vide et la marche à pleine charge n'est pas trop élevée. Cette dernière condition est fort importante; on ne peut, pour l'éclairage, tolérer que de très légers écarts dans la tension et il faut que Ton puisse être assuré qu'en maintenant constante la tension aux bornes du primaire, on assure bien automatiquement l'invariabilité dans le secondaire. Une méthode très remarquable due à M. Kapp permet des essais très simples et très suffisants pour la pratique.

L'emploi des transformateurs est devenu assez sûr pour quei'on puisse abandonner ces appareils à eux-mêmes; aucune pièce mobile ne demande une surveillance particulière; le seul danger à craindre est un échauffement exagéré, les transformateurs ue se ventilant pas naturellement comme le ferait une machine qui tourne. Pour les puissances un peu grandes, il faut parfois avoir recours à des ventilateurs ou à des circulations de liquides. On peut d'ailleurs éviter l'élévation de température, en donnant à l'appareil d'assez grandes dimensions, ruais on est arrêté, dans cette voie, par la question du prix de revient et par la diminution du rendeme.nl. . Les transformateurs, et particulièrement les transformateurs à courants polyphasés, qui demandent naturellement un enroulement particulier pour chaque phase, sont assez dispendieux, et malgré l'ex-

cellence de leur rendement, les pertes i négligeables.

Aussi, dans plusieurs installations, :

primé les transformateurs de départ et 1

directement les courants à haute tensi alternateurs que nous connaissons déjà, cette suppression ne va pas sans inconv transformateur, à la station génératrice pas seulement à élever la tension, il joua temps le rôle de protecteur pour les ma* tre les surtensions et les courts- circuits qu se produire dans les lignes, et, dans ce i le remplacer par des dispositifs qui parfo tionnent pas d'une manière aussi sûre.

S 3. - LES TRANSFORMATEURS Pai.ïWDPHIQl

La transformation qui consiste à char sion et l'intensité, sans modifier la valeur sance, n'est pas l'a seule que l'on puisse à des courants alternatifs. D'une façon gi peut produire des modifications plus pro atteindront la nature même du courant; peut imaginer un appareil qui fourni ss raDls polyphasé, différents, par le nombre par la tension et par la fréquence, des coi on disposait tout d'abord.

Imaginons un moteur asynchrone, où 1 mera au rotor une vitesse de rotation constamment à une valeur convenablemei sur ce rotor, disposons des enroulements | en nombre voulu, et, au lieu de fermer

NERCIB ÉLECTBUJUE 197

mêmes ces circuits, recueillons les courants produits; nous pourrons ainsi obtenir tous les changements que nous désirerons.

On voit combien la notion de transformation, ainsi comprise, s'élargit ; les transformateurs statiques représentent la variété la plus simple, mais bien d'autres cas particuliers peuvent être envisagés. M. Hospitalier a donné une classification complète et systématique de tous ces transformateurs qu'il appelle transformateurs polymorphiques ; elle comprend un grand nombre de combinaisons dont plusieurs peuvent présenter un véritable intérêt pratique et se prêter à des réalisations faciles.

11 peut être utile pour diminuer, par exemple, le nombre de fils de lignes, ou pour permettre d'employer des moteurs plus simples, de changer le nombre de phases ; ainsi, au Niagara, on transforme des courants triphasés en courants diphasés, et réciproquement. L'une des solutions possibles a été Indiquée par M. Scott :

Considérons deux enroulements portés sur deux noyaux identiques; l'une de ces bobines a ses deux extrémités respectivement attachées aux fils qui amènent deux des phases de la distribution triphasée ; l'une des extrémités de l'autre bobine est attachée au fil correspondant à la troisième phase, tandis que la dernière extrémité est reliée au milieu de l'enroulement que porte le premier noyau. Il est facile de démontrer que, dans ces conditions, les flux magnétiques qui vont traverser ces noyaux seront diphasés ; si. par suite, on installe sur chacun

d'eux un circuit secondaire, on recueillera rants diphasés. On peut généraliser le pro avec des enroulements convenablement co modifier, par un procédé analogue et toujo pie, le nombre des phases.

11 est bien évident d'ailleurs qu'il sera tr de changer du même coup la tension, en er des spires plus ou moins nombreuses sur circuits.

Mais la transformation qui aura véritabli plus haute importance dans les applicatii celle qui permettra de convertir le courant t en courant continu. Si l'alternatif convient blement pour le transport de l'énergie, encore au continu sa vieille supériorité po mentation des moteurs qui doivent fonction des démarrages fréquents et des vitesses va est impropre à la charge des accumulateu saurait guère être utilisé dans les iudust iniques ; il ne peut même fournir l'excitât alternateurs qui lui ont donné naissance. Di reils permettant d'obtenir, à bon compte, < rant continu à la place des courants polypb sont fournis par une distribution, rendro dans un grand nombre de Girconslances, de services.

Une première solution, qui se présente lement à l'esprit, consiste à caler sur ui arbre un moteur à courants polyphasé:

générateur à courant continu. On actionnera leur avec les courants de la distribution, et on

lera,aux bornes de la dynamo génératrice, le continu désiré.

Quelques précautions sont à prendre : le's deux machines posséderont la môme puissance ; le moteur devra être ausëi régulier que possible, parce que ses variations entraîneraient des Variations plus considérables encore dans le courant débité par la dynamo. Les groupes ainsi constitués fonctionnent bien> mais la solution n'est pas très bonne au point de vue économique : les deux machines seront d'une acquisition coûteuse et le rendement n'aura qu'une valeur peu élevée.

On obtiendra de meilleurs résultats en produisant le courant continu dans l'induit même qui recevra le courant alternatif; un appareil^ ainsi constitué, s'appelle une commutatrice.*

Avec des modifications légères, une machine Gramme devient aisément une bonne commutatrice. Si Ton partage l'induit d'une dynamo ordinaire en un certain nombre de tronçons aboutissant à autant de bagues montées sur Taxe et sur lesquelles appuient des frotteurs, on recueillera à ces frotteurs des courants polyphasés ; le nombre des phases égalera le nombre des tronçons. D'autre part, il reste toujours possible de réunir les balais du collecteur aux extrémités d'un circuit extérieur où l'anneau Gramme enverra un courant continu. Il est bien évident que si la machine fournit ainsi à la fois de l'alternatif et du continu dans deux circuits, l'induit sera en réalité parcouru par un courant variable et Ton doit s'attendre à ce que la tension aux bornes du collecteur ue soit pas fixe. Aussi fait-on assez rarement

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200 l'^lkctiiicité

débiter, à la fois, les deux courant omnibus rendent quelques service:

installations où, suivant les cas, 01 l'autre manière dont elles peuvent I

Mais leur véritable utilité est de f sage facile de l'alternatif simple > continu ; si r"on fournit aux frotte polyphasés, la machine tourne et aux balais des courants continus, et d'ailleurs, si l'on envoyait un couri les balais, on obtiendrait, dans d frotteurs, des courants polyphasés.

La théorie complète de ces comn jourd'hui bien connue; elle a été manière simple et générale par M.

Dans le cas le plus intéressant j celui de la transformation de l'alten la commutatrice est un véritable mot présente, par suite, les avantages nients de ce genre de moteurs. E vitesse constante sur un réseau où h bien invariable, elle élève le facteur ce réseau, mais, en revanche, il fa démarrer, user d'un artifice, et, loi continu, débité du côté collecteur.de

1. La plupart des commutatrice s ne s pour des courants alternatifs monophasés, rauts di ou triphasés beaucoup plus tvpauil courants triphasés, on a intérêt à doubler le dans l'induit ce qui peut se. fa in; aisnmcru p. de connexion. La commutatrice à circuit b« une même dépense ili; rund'i-inm, une puisa

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elle peut se décrocher et cesser ainsi de fonctionner. D'autre part, le courant continu fourni aux balais, étant produit par un induit qui est le siège d'un courant d'intensité variable, sera lui-même légèrement ondulé et ces ondulations ne laissent pas que d'être parfois assez incommodes. Le rendement des grandes machines atteint facilement 9$ pour 100, c'est là une qualité précieuse qui ne suffît pas, cependant, à compenser tous les défauts, et, dans certaines installations où la régularité du courant s'impose, on ne saurait faire usage de ces commutatrices.

On peut alors s'adresser à d'autres appareils et, ^

particulièrement, aux très ingénieux transformateurs • redresseurs imaginés par M. Leblanc. Ces transformateurs permettraient, comme le transformateur de Scott, et par une généralisation du procédé, de passer d'un système possédant un nombre de phases donné à un autre système correspondant à un nombre différent de phases, au moyen d'organes tous immobiles; mais ils donnent particulièrement une solution pratique et élégante de la transformation de l'alternatif en continu ou, s'il en était besoin, de la transformation inverse.

Le convertisseur est un appareil à champ tournant dont il est facile de comprendre le principe ; alimentons le stator d'un alternateur asynchrone par des courants triphasés et disposons, à la place du rotor, un induit fixe bobiné comme un anneau Gramme avec son collecteur. Le flux tournant du stator produit exactement les mêmes effets d'induction que ceux auxquels donnerait naissance un inducteur tournant; dans l'induit on recueillera un courant

continu si l'on fait tourner les balais avec la môme vitesse que le champ* Ce mouvement de rotation peut être obtenu à l'aide d'un petit moteur synchrone alimenté par le courant même qui excite l'inducteur, la position des balais, réglée au début, restera constamment réglée et il ne pourra pas s* produire de décrochage ; l'appareil aura néanmoins le défaut grave de comporter des balais tournants, mais on peut éviter la difficulté, en entraînant le collecteur convenablement disposé, au lieu d'entraîner les balais eux-mêmes.

Le dispositif de MM. Hutin et Leblanc est encore plus simple, il rappelle un transformateur gtatique ordinaire à courants polyphasés, mais le circuit secondaire doit être constitué par un enroulement spécial que l'on ne saurait expliquer simplement.

Récemment on a vu entrer dans le domaine industriel d'autres appareils qui, comme la commutatrice Arnold, transf >rment directement les courants polyphasés à haute tension en courant continu à faible tension ; cette machine se compose essentiellement d'un moteur asynchrone et d'une dynamo à courant continu, associés de telle façon que l'enroulement du rotor du synchrone se continue par l'enroulement de l'induit de la dynamo ; les bobinages du rotor et du stator sont calculés de façon à produire rabais* sèment de tension désiré. Dans la permutatrice Rougé-Fayet, on trouve d'abord un transformateur de tension avec un secondaire hexaphasé qui produit le champ tournant dans le stator.

Quand le courant alternatif ne correspond qu'à

LE TRANSPORT DE l'ÉNERGIE ELECTRIQUE 203

une puissance de quelques chevaux, il est souvent beaucoup plus commode d'employer, au lieu de machines transformatrices, des clapets ou soupapes électrolytiques.

Le principe de ces appareils se trouve dans une curieuse expérience faite en 1857 par Buff. Ce physicien avait remarqué que, lorsque l'on fait l'électrolyse de l'eau dans une auge où Tune des éleetrodes •est en aluminium et Y autre en un métal tel que le plomb par exemple, le courant passe très facilement du plomb à l'aluminium, mais est, au contraire, amoindri dans une proportion considérable, quand Qn en veut renverser Je sens, et que l'aluminium joue le rôle d'anode. On obtient des résultats plus nets en prenant pour électrolyte, comme l'a montré M. Pollak^ un phosphate alcalin. L'introduction (J'un voltamètre, ainsi constitué, sur un circuit parcouru par un courant alternatif fera le même effet que la mise en place d'une soupape dans une conduite d'eau; seuls pourront passer les courants qui se présenteront dans le sens convenable.

Le phénomène n'a d'ailleurs rien] de mystérieux; il tient à la production dans l'éleetrolyse, lorsque l'aluminium est anode, d'une substance mauvaise conductrice, comme le phosphate d'aluminium, qui s'oppose au passage de l'électricité ; tandis que si le courant arrive par l'autre métal, il ne se forme que des corps conducteurs.

Ces soupapes donnent naturellement des courants très ondulés, mats les ondulations s'atténuent si on recueille dans un même conducteur les composantes de courants polyphasés ; des clapets fondés

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brillamment, le temps n'était cependant pas encore venu où Ton pouvait, dans l'industrie, utiliser, d'une manière courante, des tensions si élevées et faire des transports à si grandes distances. En réalité la puissance transportée n'était pas assez considérable pour que l'opération fût bien rémunératrice et l'on ne possédait pas encore les appareils et les moyens d'isolement qui permettent aujourd'hui l'emploi des hauts potentiels.

Aussi, dans les années qui suivirent, les applications se restreignirent à de plus modestes proportions. En France, particulièrement, un certain préjugé subsistait contre le courant alternatif auquel, volontiers, on attribuait encore des défauts dont cependant il avait été corrigé déjà, il passait d'ailleurs, pour être d'un emploi très dangereux et cette réputation était, on doit le reconnaître, fort justifiée à une époque où l'on ne savait pas encore prendre toutes les précautions nécessaires.

C'est de l'Amérique, vers 1897, que partit enfin ce mouvement d'opinion qui devait rapidement entraîner toutes les nations civilisées ; depuis lors, le nombre des transmissions à grande distance augmente chaque jour et le système à courants triphasés paraît actuellement le plus répandu. Les tensions utilisées se sont élevées dans de fortes proportions ; en 1900, on voyait à l'Exposition un câble construit spécialement pour la circonstance, mais qui ne semblait guère qu'une curiosité, ce câble pouvait supporter 30.000 volts; aujourd'hui on en peut faire qui résisteraient à une tension de 100.000 volts. D'une manière régulière, on utilise

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en Amérique de tiennent sans au Colgate et Elect 353 kilomètres s en France, le t( toral méditerran environ 30.000 v

La progressioi prévoir que les lopperout encor pas certain cèpe tient contre le c< triompher.

Sans l'accuser souvent dans les naitre qu'il cons particuliers : on rupture brusque d'une force éiect induction: il fau

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phénomène de résonnançe inattendue. En réalité si les alternateurs ne donnent pas une force électromotrice sinusoïdale, ta tension maxima peut être double de la tension efficace. Pour toutes ces raisons, malgré l'invention de divers appareils limiteurs de tension, il convient de toujours calculer les isolements pour des tensions beaucoup plus élevées que la tension moyenne.

Aussi les partisans du continu n'ont-ils pas désar» me et l'idée de M. Fontaine et de M. Marcel Desprez u'u pas été abandonnée. Nous avons déjà dit que

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M. Thury était parvenu à construire des dynamos continues à très haut voltage et, par de très beaux exemples, cet habile ingénieur a montré que le sys^ tème série à intensité constante, par courants continus à haute tension, pouvait, lui aussi, se prêter à des transports économiques effectués snr de longues distances.

Dans ce système- le même courant parcourt constamment tous les appareils embrochés sur le circuit, toutes les génératrices d'une part, toutes les réceptrices de l'autre, sont placées en série/ians le circuit; on maintient l'intensité constante, quelle que soit la puissance demandée, et, à la station génératrice, c'est la tension que l'on pourra, suivant les besoins, faire varier. Quand un récepteur n'est pas en circuit on le remplace par un conducteur sans résistance da façon à ae pas interrompre le courant ; pour mettre en servie© le récepteur, on supprime lé courtcircuit.

Les procédés de M. Thury ont été employés avec beaucoup de succès entre Saint-Maurice et Lausanne sur une distance de 56 kilomètres ; la puissance est transportée par un courant continu maintenu à une intensité constante de 150 ampères et dont la tension peut varier de à 23.000 volts. Plus récemment on a réalisé, en France, un transport de plus de 40.000 kilowatts sous 57.000 volts continus à une distance de 180 kilomètres entre l'usiné de la Volta près de Moutiers et Lyon pour l'alimentation des tramways de cette ville. Dès à présent, l'on peut dire que le continu, un instant abandonné, redevient le rival possible de l'alternatif et peut-être dans un

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Ainsi dans le transport Saint-Maurice-Lausanne, type du système à courant continu, l'énergie amenée par le continu est ensuite distribuée par du triphasé.

À l'heure actuelle les distributions se font par des systèmes très variés ; le triphasé à 50 périodes par seconde est particulièrement souple; il peut être utilisé pour l'éclairage, pour la force, pour la traction, il se prête bien à la transformation avec des appareils peu coûteux et peu encombrants, aussi estil très en faveur.

Le triphasé à 25 périodes permet beaucoup plus facilement l'emploi de commutatrices qui le transforment en contini| ; le biphasé conserve des partisans et le monophasé, un instant délaissé, revient à la mode depuis l'invention de nouveaux moteurs ; à côté de ces divers modes d'alternatif, le continu se développe régulièrement.

Dans le cas du courant continu et dans celui du courant alternatif simple deux fils suffisent pour la distribution 1 , et les récepteurs sont branchés en dérivation sur ces fils; mais, comme la chute de tension entre les bornes de la dernière dérivation ne doit pas être trop différente de celle qui existe entre les extrémités de la première, il est nécessaire d'employer certains artifices. Avec le continu, on utilise beaucoup des conducteurs qui relient directement, et sans qu'on prenne sur eux aucune dérivation, les

1. Dans un assez grand nombre de distributions à courant continu, on utilise cependant des systèmes à 3 et môme 5 fils qui permettent, en associant en tension deux ou quatre génératrices électriques, de faire le transport avec l'avantage d'une tension double ou quadruple de celle qui sera envoyée aux bornes des appareils d'utilisation.

210 l'électhicité

points éloignés à la génératrice et qui nourrir la distribution appauvrie ; ce e nourriciers, lea feeders ; maie le moy insuffisant et pour compléter le systèi eiemple, intercaler en série, sur chaq machine élevant ie voltage du nom volts qui se perdra sur la longueur de telle machine s'appelle un sur-volteur.

Pour le courant alternatif, on utili distributions comportant des transfo tiques; on branche en dérivation, si haute tension, les primaires d'autant mateurs qu'il sera nécessaire, et chac daires sera l'origine d'une distribution

Avec les courants diphasés, qui cor:

somme, à deux distributions de cou simple, de puissance égale, il faudra d et deux fils de retour, ou, au moins, l'un, de section double des autres, s retour; avec le triphasé, comme il a que, il suffit de trois fila égaux. C'est sur le diphasé; mais ce n'est pas le s formateurs bien symétriques, placés s tion, jouent le rôle de compensateu sur les trois fils l'égalité de charge ; c< simple d'assurer la régularité du ser des causes du succès du système à trois phases.

Il peut être nécessaire, avec les courants alternatifs polyphasés, d'élever la tension des feeders trop chargés ou dont la longueur est trop grande ; on a été ainsi amené à construire des sur-volteurs particu-

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liers. Les plus simples sont des transformateurs statiques dont le primaire est en dérivation gur le circuit général et le secondaire sur le feeder dont ôîi veut élever la tension. D'autres, plus compliqués^ sont de véritables moteurs synchrones où le rotor est immobile ; l'appareil fonctionne comme un transe formateur statique, et, si Ton fait tourner légère ment le rotor, on obtient commodément la régula^ rite voulue du voltage*

Ajoutons enfin que, dans beaucoup de distribua tions, on se sert également d'appareils que l'on appelle maintenant des boosters ; ce sont des sousvolteurs destinés à abaisser la tension, quand on juge utile de le faire.