LA MAGHINB DE GRAMME

les deux effets se combattront; le moment du couple résultant sera donc diminué. De cette condition générale on peut aisément déduire la position la plus favorable des secteurs. La. fig. 17 montre cette position dans le cas de la rotation rétrograde sous l'influence d'un courant dont le sens est indiqué par les flèches et d'un aimant dont le pôle austral est à gauche.

26. Si, au lieu de deux appendices, les arcs horizontaux de la fig. 16 en portent quatre, les canaux de mercure pourront n'occuper que 45 degrés (Aô'. 18), et en général ces secteurs seront d'autant plus courts que le nombre des appendices sera plus grand. Leur emplacement le plus avantageux se détermine facilement. Chacun d'eux doit se trouver tout

Fig. 19.

entier d'un même côté du plan vertical de symétrie, et chacun doit reposer contre ce même plan par une de ses extrémités. Si le nombre des appendices augmente de plus en plus, les secteurs finiront par n'occuper que l'espace rempli parles cloisons c et c^ dans la première disposition (fig. 19). Les conducteurs mobiles seront d'ailleurs parcourus par

un même courant et de la même manière dans les deux cas. Je suis donc amené à appeler encore diamètre de commutation le diamètre qui réunit deux arcs de mercure excessivement petits du système actuel.

Nous verrons que cette disposition est celle qui est commandée dans les appareils électromagnétiques les plus importants.

27. Il existe encore une autre variante du premier système, qui réalise un notable progrès, puisqu'elle permet d'obtenir, à l'aide du même courant, une rotation beaucoup plus rapide.

Imaginons {fig, 20) un fil enroulé autour d'im cadre rectangulaire semblable à celui d'un galva-

Fig. 20.

nomètre. Les deux extrémités du fil sont munies d'appendices semblables à ceux des appareils précédents. Le cadre peut, en outre, tourner librement autour de l'axe vertical oo. Il est facile de voir que tous les fils verticaux concourent à produire les mêmes effets; chacun fournit un couple qui s'ajoute à ceux de tous les autres. Si la résistance

électrique du circuit est négligeable par rapport à celle de la pile çxcitatriœ, l'intensité du courant ne sera pas sensiblement modifiée. Le moment da couple résultant sera donc proportionnel au nombre des spires ; et, si cette grande longueur de fil n'accroît pas trop l'inertie du système mobile, celui-ci sera animé d'une vitesse considérable par rapport à celle de l'appareil à deux branches, toutes choses égales d'ailleurs.

Dans les divers trains mobiles qui vont suivre, on pourra toujours supposer chacun des fils comme formé d'un faisceau analogue à celui de la fig. 10, bien que, pour la clarté des figures et de l'exposition, il ne soit jamais question que d'un conducteur unique. Voilà donc un premier moyen de multiplier les effets électromagnétiques qu'il ne faudra jamais négliger.

Deuxième système,

28. Au lieu d'un seul train à deux branches, suspendons sur le môme pivot quatre de ces appareils, de telle façon que leurs fils verticaux se trouvent à égale distance les uns des autres, ainsi que le représente la. fig. 21.

1<* Si le mercure s'étend de chaque côté sur im angle de 180 degrés, le nouveau système sera inférieur au .précédent {fig. 13) comme rendement économique. En effet, chacun des secteurs partage

également le courant qu'il apporte entre quatre conducteurs égaux; chacun de ces conducteurs est ainsi parcouru par un courant dont l'intensité est le quart de celle du courant d'un conducteur unique. Le champ galvanique n'est donc ni plus

Fig. 21.

ni moins intense; il est seulement distribué d'une autre manière. Mais la masse de l'appareil mobile est aussi quatre fois plus grande, ses frottements sont augmentés. Cette disposition présente donc sur la précédente un désavantage qui n'est compensé par aucun nouvel avantage.

2^ Si les secteurs mercuriels n'occupent qu'un angle de 45 degrés et si leurs milieux sont situés sur la ligne droite qui réunit les deux pôles, les conditions ne sont plus les mêmes. Un seul fil vertical à la fois sera parcouru par le courant de

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la pile. Le champ galvanique sera aussi intense que dans le premier système; mais il est continuellement amené à réagir sur la région la plus intense du champ magnétique. Son influence est donc mieux utilisée. Si lïnertie du nouvel appareil n'est pas trop augmentée, on conçoit que ce dispositif puisse constituer un perfectionnement.

Nous nous trouvons ainsi conduits à chercher le moyen de modifier les appareils précédents de manière à les faire profiter de ce dernier avantage, à savoir, d'être continuellement amenés à réagir sur la région la plus intense du champ. Au lieu de subir une seule impulsion à chaque demi-tour, le système pourrait alors en subir un grand nombre pendant chaque révolution et acquérir par là une uniformité de mouvement très désirable à tous les points de vue.

Les modes d'enroulement que nous allons maintenant passer en revue réalisent ces conditions et nous font toucher au dernier degré des progrès accomplis dans les rotations électromagnétiques.

Troisième système.

29. Soit un circuit (fig. 22) formé par un seul fil dont les deux extrémités sont soudées l'une à l'autre, de façon à constituer un circuit sans fin. Â chaque croisement, les fils sont soigneusement

isolés l'un de Tautre. L'enroulement de ce conducteur peut se suivre à l'aide du numérotage des sommets, indiqué sur la figure. Les extrémités inférieures des branches verticales 1 — 3 — 5 — 7 sont terminées par de petits appendices destinés à plonger dans le mercure. L'appareil est d'ailleurs disposé de manière à pouvoir tourner librement autour de son axe de symétrie, lequel axe est verticxil. Si le circuit extérieur communique avec les appendices 1 et 5, les fils verticaux qui se trouvent

Fig. 22.

en avant du plan vertical 1.5 seront tous parcourus par des courants d'un même signe, et les fils verticaux situés en arrière du même plan seront tous parcourus par des courants de signe contraire. La résistance électrique d'un pareil circuit ne peut modifier d'une manière sensible l'intensité du courant, car la source voltaïque possède une résistance propre bien spérieure. Le courant qui circule dans un des fils verticaux, considéré

isolément, a donc, à très peu près, la même intensité que celui qui traverserait une branche de l'appareil delà. fig. 13.

Puisque le système actuel possède quatre branches, le champ galvanique mobile sera quatre fois plus intense (avec la même source électrique) que celui de l'appareil à deux branches. Il s'ensuit, si les auges de mercure occupent un arc de 90 degrés, que son action sur le champ magnétique sera plus grande, et qu'on aura ainsi réalisé un système tournant plus rapidement que le train à deux branches, sous l'influence d'un même courant, dans un même champ magnétique. En outre, puisque les secteurs mercuriels fournissent ici un courant pendant chaque quart de tour, les impulsions que reçoit le circuit mobile seront deux fois plus nombreuses que lorsque ces secteurs occupaient un arc de 180 degrés, comme dans le premier système.

Cet enroulement réunit donc deux qualités indépendantes de la source du courant et du champ magnétique, à savoir : rotation plus égale et multiplication du champ galvanique.

Ce mode particulier ne se borne pas à donner le seul circuit que nous venons d'étudier. Au lieu de huit conducteurs verticaux, il est aisé d'en avoir un bien plus grand nombre. Le principe de cet enroulement réside dans l'existence d'un polygone étoile d'un nombre pair de côtés. De tous ces po-

lygones, l'octogone est le plus simple. C'est aussi lui qui a fourni le premier appareil qu'il m'a été donné de réaliser

30. J'ai dit (n* 25) que, pour obtenir les meilleurs effets d'un train mobile, les courants positifs devaient tous se trouver d'un même côté du plan vertical de symétrie du champ. La position la plus favorable des secteurs mercuriels est par conséquent bien déterminée. La fig, 19 montre cette position dans le cas d'une rotation semblable à celle des aiguilles d'une montre et du sens du courant indiqué par les flèches. L'appareil est supposé avoir seize fils verticaux ; les auges de mercure ne s'étendent alors que sur un angle de 45 degrés. Le sens.de l'enroulement n'est pas indifférent. La fig, 19 le suppose effectué d'après la fig, 22. Autrement, la rotation se produirait en sens inverse.

Pour se rendre compte de cet effet, il suffit de se rappeler l'appareil décrit au n® 25. Si, pour un spectateur placé debout le long de Taxe de rotation {fig, 16) et regardant la branche L, l'arc qui prolonge cette branche s'étend à sa gauche, le système tournera de gauche à droite, dans les conditions de champ et de courant de la fig, 19. Si, au contraire, le même spectateur voit l'arc à sa droite, la rotation s'effectuera de droite à gauche, dans les mêmes conditions.

Au lieu de seize conducteurs efficaces, nous pouvons en supposer un nombre beaucoup plus

considérable. Le mercure des auges n'occupera alors que des arcs de plus en plus petits. A la limite, ces auges se réduiront à des arcs infiniment courts, situés en c et en (/.

31. Il est possible d'accroître la vitesse de rotation de tous les systèmes que je viens d'exposer. Leur mouvement dépend, en efifet, non seulement de rintensité du courant ou du champ galvanique, mais encore de l'intensité du champ magnétique fixe. Or, il est possible d'augmenter cette dernière dans la région où se meuvent les conducteurs, par la seule introduction d'une armature de fer immobile entre leurs spires.

J'expliquerai plus loin le rôle de ces armatm^es ; pour le moment, je me contenterai de dii'e que les meilleures conditions seront réalisées si le circuit mobile se meut entre les surfaces aussi rapprochées que possible de l'aimant et de l'armature.

Il existe encore d'autres modes d'enroulements qui permettent de produire les mêmes effets que ceux qui viennent d'être décrits pour le système de la fig, 22.

Je vais les passer rapidement en revue.

Solution Alteneck. — Le fil est enroulé longitudinalement sur un cylindre dont la fig. 23 représente une des bases. Toutes les spires traversent la base opposée suivant des diamètres. En partant de 1 , le fil traverse la base supérieure suivant 1.2, puis revient en 3 par un diamètre de la

base inférieure, retourne en 4 au-dessus du cylindre, puis en 5 par un nouveau diamètre sous la face opposée, et ainsi de suite jusqu'à son retour

Fig. 23.

en 1, où le circuit se ferme. La figure montre aussi comment chaque branche transversale est reliée aux huit secteurs métalliques sur lesquels appuient les deux balais frotteurs qui servent à recueillir les courants.

Le diamètre perpendiculaire à CC est celui sur lequel se trouvent les points de contact des balais et des secteurs. Les pôles de Taimant excitateur s'étendent de part et d'autre de ce diamètre.

Solution Frôlich. — Les branches transversales inférieures, cachées dans la figure, sont encore, comme tout à l'heure, des diamètres du cylindre. Les branches supérieures sont des cordes représentées en traits pleins. La fig. 24 se comprend ainsi d'elle-même.

Troisième solution. — Le circuit que j'ai imaginé

(fig. 25) a été décrit plusTiaut. Je me bornerai donc

à faire remarquer ici 'que les branches transver-

Fig. 24.

sales inférieures ne sont pas des diamètres, comme dans les systèmes d'Alteneck et de Frôlich. Ces branches, représentées en traits ponctués, sont des

Fig. 25.

cordes égales aux branches supérieures. En les reliant aux huit secteurs, conune il est indiqué sur la figure, on voit qu'il est possible d'obtenir un système analogue aux précédents.

n convient de remarquer que cette dernière solution comporte autant de secteurs que les autres, bien que la longueur totale du circuit y soit moitié moindre. C'est là un avantage. En effet, le desideratum des machines du genre de celles dont il est question est la production d'un courant continu ; mais on ne peut que s'approcher de ce but : il est impossible de l'atteindre. Pour réaliser les conditions les plus favorables, il faut produire une succession très rapide de courants de même sens. Plus grand sera le nombre de ces courants pendant un temps donné, plus on se rapprochera de la continuité absolue du flux électrique. Il convient donc de chercher à obtenir avec une longueur de fil donnée autant de prises de contact, c'est-à-dire d'intermittences, qu'il est possible. C'est ce que j'ai indiqué dans la fig, 25, et c'est ce que MM. Alteneck et Frolich n'ont pas songé à faire, quoique cela n'offrît aucune difficulté. Leur longueur de circuit leur permettait en effet l'emploi de seize secteurs au lieu de huit, en reliant les nouveaux secteurs aux branches transversales inférieures. Dans ce cas, les nouvelles branches conjuguées (c'est-àdire en communication avec des secteurs diamétralement opposés) seraient, dans la machine Altelîeck, 6.7 et 14.15, 2.3 et 12.13, 8.9 et 1.16, 10.11 et 4.5, et, dans la machine Frolich, 2.3 et 10.11, 4.5 et 12.13, 6.7 et 14. 15, 8.9 et 1.61. Si ces conditions étaient remplies, les différentes solutions

que je viens d'exposer n'offriraient les unes sur les autres aucun avantage ou désavantage, au point de vue de la continuité du courant.

J'ai cherché s'il était possible de trouver encore d'autres circuits capables de remplacer les précédents. Si l'on s'astreint à la condition de n'avoir pas plus de huit fils ou faisceaux longitudinaux avec huit secteurs de contact, il est facile de voir que le problème ne comporte que deux solutions : l'une, indirecte, est celle de Gramme ; l'autre, directe, est la mienne.

Mais, si l'on consent à doubler la longueur du "circuit, comme l'ont fait MM. Alteneck et Frôlich, il existe encore d'autres solutions que les leurs. J'ai pu eu trouver huit nouvelles, et il est probable qu'on en pourrait aisément trouver un plus grand nombre.

Il serait sans intérêt de décrire ici toutes ces solutions; j'en présenterai seulement une qui me semble préférable à toutes les autres.

Quatrième solution. — La supériorité de cet enroulement (/t^. 26) sur les précédents consiste dans l'emploi d'une moindre longueur de fil pour produire les mêmes effets. On réduit par là la chaleur développée dans la bobine par le passage des courants, c'est-à-dire que l'on augmente le coefficient économique de la machine.

Or, les fils que l'on doit chercher à raccourcir sont justement ceux qui se croisent sur les bases

du cylindre noyau de la bobine : ce sont donc ceux qui sont visibles sur les fig, 23, 24, 25, 26. Les autres parties des conducteurs sont celles qui se projettent suivant les points numérotés; elles sont parallèles à Taxe de rotation, et ce sont elles qui

Fig. 26.

deviennent le siège d'une force électromotrice lorsque la bobine tourne dans un champ magnétique. On peut donc les appeler fils efficaces, et appeler fils inactifs ceux qui ne servent qu'à relier convenablement^ les uns aux autres, tous les fils efficaces.

Dans la fig, 26, on voit que les fils inactifs ne traversent les bases supérieures et inférieures que suivant des longueurs respectivement égales au côté du carré et au côté de l'octogone étoile, inscrits dans ces bases, tandis que, dans les fig. 23 et 24, ces mêmes fils sont des diamètres et des côtés d'octogone étoile.

Le tableau qui suit présente les quatre enroulements décrits ci-dessus, dans leur ordre de mérite croissant. La seconde colonne indique en effet la longueur de leurs fils inactifs en fonction du rayon des bases. La longueur des fils efficaces est supposée la même dans tous les cas :

Solution Frôlich {pg. 15) 30,8

Solution Alteneck {fig. 14) 30,5

3« solution {fig. 16) 28,4

4» solution (fig. 17) 2G,0

La quatrième solution est donc la meilleure, et celle de M. Frôlich la moins favorable.