LA DIVISION DE LA LUMIÈRE

Les développements de la lumière électrique, depuis quelques années, sont considérables; ils sont cependant de peu d'importance comparés à ceux que l'avenir leur réserve : ces dévelop-

pements sont liés à la question aujourd'hui à Tordre du jour, et déjà en partie résolue, la division de la lumière, et la distribution de l'électricité,

11 est évident, en effet, que si Ton parvient à créer de petits foyers électriques économiques, et, d'un autre côté, si Ton installe des usines électriques distribuant le courant là où il est nécessaire, et en toutes quantités, comme on distribue aujourd'hui le gaz, on aura du coup éliminé les inconvénients de l'éclairage électrique pour ne plus laisser subsister que ses avantages.

Il n'y a aucune témérité à prévoir la réalisation de cette révolution industrielle ; la multiplicité même des solutions proposées montre qu'elle est possible, les intéressants résultats déjà obtenus indiquent qu'elle sera prochaine. Les progrès à réaliser sont de deux ordres très différents. Il faut en effet étudier, d'une part, la division du courant et, d'autre part, la bonne utilisation de ce courant avec des foyers convenablement appropriés. La tendance actuelle est, constatons-le avec plaisir, de ne plus séparer ces deux ordres de recherches, et la plupart des inventeurs complètent leur œuvre en étudiant des machines dont les qualités spéciales s'accordent bien avec celles qu'exigent leurs foyers.

C^est ainsi, par exemple, que la bougie Jablochkoff, qui fonctionnait d'abord avec les machines de Y Alliance^ emploie aujourd'hui presque exclusivement les machines Gramme à courants alternatifs, une seule machine peut, suivant ses dimensions, alimenter de quatre à soixante bougies disposées, dans ce dernier cas, en douze séries de cinq bougies chacune.

Les courants alternatifs des machines Lonlin alimentent jusi\\\i\ douze régulateurs de Mersanne, en circuit, les machines Siemens entretiennent vingt foyers disposés sur deux circuits seulement. Les bougies Wilde et Jamin, les lampes Gramme, Weston, Rapieff, Gérard, etc., fournissent des résultats analogues, au point de vue de la division.

Los machines à courants continus permettent aussi le fractionnement des foyers, soit avec l'arc voltaïque, soit par l'incandescence .

La machÎQc Brush alimente quarante régulateurs montés en tension sur le même circuit. C'est le résultat le plus remarquable qu'on ait obtenu jusqu'ici au point de vue du nombre des appareils à arc voltaîque disposés sur un seul circuit. Tous les régulateurs différentiels permettent d'ailleurs cette division, à la condition que le courant fourni par la machine ait assez de tension pour franchir les résistances que ces arcs présentent.

Avec Téclairage par incandescence, on obtient des résultais de division encore plus remarquables. Une machine Gramme d'atelier (type A) alimente facilement douze lampes Reynier en un seul circuit ou douze lampes Werdermann en deux circuits de six lampes chacun. Enfin, avec l'incandescence pure, le nombre des foyers qu'on peut alimenter est illimité, et l'on est arrivé à brancher plus de mille foyers sur une seule canalisation alimentée par un seul générateur électrique.

Les méthodes employées jusqu'ici pour la division des foyers à arc voltaîque font défaut par un point qu'il importe de signaler : elles ne réalisent pas, en général, une des conditions essentielles d'un éclairage absolument divisé, il leur manque l'indépendance des foyers alimentés par une source donnée : l'extinction d'une bougie Jablochkoff, par exemple, provoque celle de toutes les autres placées dans le même circuit ; l'extinction ou Tallumage voulus d'un foyer influe sur tous les autres pour accroître ou diminuer l'intensité lumineuse.

L'arc voltaîque ne permet pas non plus une graduation convenable de la lumière ; il faut en effet, pour entretenir un arc voltaîque, une certaine teîision minimum et un volume minimum d'électricité, dépendant de la grosseur des charbons, au-dessous desquels l'arc s'éteint complètement. Il semble donc bien établi aujourd'hui que la division de la lumière par petits foyers est réservée, malgré son prix relativement plus élevé, à l'incandescence de charbon ou de toute autre substance pouvant jouer un rôle analogue.

Quant à la division du courant faite dans des conditions de nature à donner à toutes les lampes alimentées par une même

source électrique une indépendance absolue, elle peut s'obtenir aujourd'hui très aisément. Si Ton \eut bien se reporter à ce que nous avons dit sur le mode d'excitation des inducteurs des machines dynamo-électriques à courant continu, on verra que les éléments d'une circulation électrique, tension et quantité, sont très variables avec la résistance du circuit.

Il en résulte tout naturellement que tout changement apporté dans cette résistance, par l'augmentation ou la diminution du nombre des appareils alimentés, réagit aussitôt sur la source électrique, apporte une perturbation dans les rapports des facteurs et influe sur tous les autres foyers. Il faut donc disposer la source électrique dans des conditions telles que ces réactions nuisibles ne puissent plus s'exercer. Cela est possible à l'aide de dispositions dont nous allons indiquer le principe par une comparaison. Concevons un grand bassin rempli d'eau devant distribuer de l'eau dans une ville par un grand noinbre'de tuyaux de différentes sections. Pour obtenir dans chacun de ces tuyaux un écoulement constant, quel que soit le débit de tous les autres, il faut maintenir toujours le même niveau dans le bassin.

L'écoulement dans chaque conduite ne dépendant que de la hauteur de l'eau dans le bassin sera indépendant du débit des autres conduites.

En électricité, la question se réduit à maintenir une pression électrique ou une différence de potefiliel constante entre deux points donnés et de brancher toutes les lampes entre ces deux points.

Nous examinerons la question à un point de vue plus général à propos de la distribution de l'électricité, mais nous voulons faire connaître dès à présent les solutions partielles qui en ont été données /?owr /a division de la lumière^ par MM. Edison et Maxim,

Système Edison. — Dans le système Edison, toutes les lampes à incandescence sont branchées en dérivation sur un ou une série de conducteurs principaux branchés aux bornes de la machine. Les inducteurs sont excités en dérivation (voir p. 80),

la force électro-motrice de la machine dépend de la puissance du champ magnétique dans lequel tournent les inducteurs, c'est-àdire, de la puissance du courant qui les traverse.

On peut donc régler cette force électro-motrice en introduisant ou en enlevant des résistances dans le circuit d'excitation. Dans le système Edison, cette opération s'effectue à la main, à l'aide d'un rhéostat à manette.

Le diagramme ci-dessus montre la disposition des circuits et

Rhiottat

Fig. 80. — Principe du réglage du système Edison.

A.. Induit. BB'. Balais où sont branchés les conducteurs. — jl,!'. Inducteurs. ~~ L. Lampe à incandescence. — La puissance du champ magnétique fermé par F. S. dépend de la position du rhéostat sur les contacts 1,2, 3 au 8.

permet de comprendre le mode d'action du rhéostat. La manœuvre de ce rhéostat demande une surveillance continue : le réglage n'est pas automatique.

Système Maxim. — Le système de M. Hiram-Maxim est plus complet que celui d 'Edison, car il comporte un réglage automatique effectué par la machine elle-même suivant les variations qui se produisent dans le nombre des circuits alimentés.

Le diagramme (fig. 81) montre le montage et la figure 82ren-

semble du régulateur proprement dit. M. Maxim excite un certain nombre de machines dynamo-électriques, — trois par exemple, — par une quatrième machine séparée. Les trois machines productrices sont branchées en dérivation, ctles lampes elles-mêmes sont aussibranchéesendérivation sur les conducteursprincipaux. Pour comprendre Faction du régulateur de M. Maxim, supprimonsle d'abord par la pensée et déplaçons à la main les balais collecteurs de l'excitatrice pendant que l'ensemble des machines, génératrices et excitatrices, est en mouvement.

En se reportant au mode de fonctionnement de la machine

Excitatrice

Productrices

Fig. 81. — Montage des machines Maxim.

Gramme, on peut voir que le courant sera maximum lorsque les balais toucheront le collecteur suivant un diamètre vertical.

Lorsque les balais seront placés suivant un diamètre horizontal, c'est-à-dire toucheront les points neutres^ il n'y aura plus aucun courant. Le déplacement des balais dans un angle d'environ 90** aura donc pour effet de faire passer le courant produit par l'excitatrice par toutes les valeurs, depuis jusqu'à sa valeur maxima. Les champs magnétiques des machines génératrices varieront de puissance dans le même rapport que le courant produit par l'excitatrice. Comme la force électro-motrice des génératrices, pour

une vitesse donnée et constante, est lice à la puissance des champs magnétiques dans lesquels se meuvent les induits, il en résulte finalement que tout décalage des balais de Texcitatrice réagit aussitôt sur les génératrices pour augmenter ou diminuer leur puissance.

Le régulateur de M. Maxim est un appareil qui change automatiquement le calage des balais et proportionne à chaque instant la puissance du champ magnétique des génératrices au nombre de foyers alimentés.

Régulateur, — 11 est facile maintenant de comprendre comment fonctionne le régulateur (fig. 82). La partie supérieure de Tcxcitalrice porte deux électro-aimants ; nous n'en considérons qu'un seul pour le moment, le second ayant un rôle absolument distinct du premier. Cet électro-aimant est roulé de fil fin dont les extrémités sont reliées aux deux bornes de la machine génératrice d'où partent les conducteurs aboutissant aux lampes. L'armature de Télectro est fixée à un levier horizontal dont la course est limitée par deux vis-butoirs représentées sur la droite : un ressort antagoniste, dont on règle la tension à l'aide d'une vis, équilibre l'action de l'électro-aimant sur l'armature. L'extrémité du levier de l'armature est reliée par un fil métallique un peu élastique à un levier horizontal portant deux petites dents et recevant un mouvement de va-et-vient à l'aide d'une petite bielle et de transmissions par cordes qui relient l'arbre de la pelile bielle (fig. 82) à l'arbre de l'excitatrice et lui communiquent un mouvement de rotation relativement lent. Ce levier horizontal se meut entre deux roues dentées comme les roues à rochet.

Dans la position normale de l'armature et du levier qui lui est relié, ce levier se meut librement dans l'espace laissé entre les deux roues dentées, n'entraînant ni l'une ni l'autre. Supposons par exemple qu'on éteigne deux ou trois lampes. Le courant est alors trop intense pour les lampes restantes. L'électro-aimant attire son armature, le levier denté s'abaisse et la dent inférieure vient s'engager sur la roue dentée inférieure, le mouvement de va-et-vient lui communique une rotation dans un sens déterminé

tel que, à chaque tour de Tarbre de la petite bielle, il se produise un petit mouvement de rotatation qui se transmet aux balais par une série de transmissions par engrenage représentées fig. 82. Dans ces conditions les balais changent de calage, ils se rapprochent du point neutre, le courant excitateur s'affaiblit et, par suite, le courant engendré par la génératrice s'affaiblit aussi. Ces décalages élémentaires, pour ainsi Mire, se produisent jusqu'à ce que le courant ait pris la nouvelle valeur qui convient au nombre de lampes en fonction. L'éleclro-aimant relâche alors Tannature et le levier denté reprend sa position normale entre les deux roues dentées, à égale distance de chacune d'elles. Si on rallume de nouvelles lampes, le courant faiblit, l'armature sollicitée parle ressort antagoniste s'éloigne encore, le levier denté agit celte foissur la roue dentée supérieure, et la même transmission par engrenages décale les balais en sens inverse, pour les rapprocher des points maxima, augmenter la puissance des inducteurs, et par suite la force électro-motrice de la machine génératrice.

Le ressort antagoniste constitue en fin de compte le réglage général de Tensemble du système. 11 suffit d'augmenter un peu sa tension pour régler l'intensité de tous les foyers alimentés par la machine : en la diminuant on rabaisse jusqu'à ramener les lampes à de simples veilleuses et même jusqu'à les éteindre complètement.

Nous venons de dire que le régulateur de M. Maxim était très sensible. C'est une qualité accompagnée malheureusement d'un bien gros défaut ; le régulateur est sensible, mais son action est trop lente. Si Ton éteignait subitement un trop grand nombre de lampes, l'intensité serait trop grande dans les foyers restants, leur puissance augmenterait subitement, il en résulterait la rupture de quelques lampes trop surchauffées par l'accroissement subit du courant qui les traverse.

Dans le système de M.Maxim, le remède, ou plutôt le palliatif, est à côté du mal. Ce palliatif consiste en une véritable soupape de sûreté que l'inventeur a ajouté à son régulateur en dis-

posant le deuxième électro-aimant qu'on voit sur la partie supérieure de la figure 82.

Fig. 82. — Machine excitatrice et régulateur du système Maxim.

Ce deuxième électro-aimant est semblable au premier et est placé dans le même circuit que le premier que nous avions tout

d'abord, pour faciliter rexplicalion, supposé attaché directement aux bornes de la série des machines génératrices. Son armature est montée sur un levier identique et est aussi réglée par un ressort dont la tension est un peu supérieure à celui du régulateur. Si le courant qui traverse les deux électros à la fois est assez intense pour attirer l'armature du deuxième électro-aimant, elle abaissera le levier. Ce levier, en s'abaissant, réunira les deux balais de la même excitatrice directcmejit, il formera un shunt et mettra la bobine en court circuit. Dans ces conditions, les inducteurs de l'excitatrice et de la génératrice ne recevront plus aucun courant, la génératrice ne fournira plus elle-même de courant, les lampes diminueront graduellement d'intensité, on aura une extinction partielle de quelques secondes, mais les lampes seront sauvées. D faut que M. Maxim ait bien senti que le régulateur ne pouvait pas agir efficacement dans tous les cas possibles pour avoir ajouté à son régulateur un moyen de protection aussi radical. Hâtons-nous de dire que, pratiquement, la soupape de sûreté n'a que très rarement occasion de fonctionner, et qu'elle est surtout utile dans le cas où il y aurait rupture brusque d'un conducteur principal, ou tout autre accident analogue.

A propos de la distribution de féleciricité, nous ferons connaître les solutions plus complètes qui ont été proposées dans le cas d'une distribution générale pour toutes les applications, avec des récepteurs variables par leur nombre, leur puissance, leur nature et les applications auxquelles ils sont destinés : nous donnerons quelques chiffres moyens indiquant la nature des courants exigés par chaque foyer pour fonctionner dans des conditions normales. Les résultats déjà acquis montrent que la division de la lumière et du courant ne présentent plus aujourd'hui de difficultés sérieuses et l'on peut espérer qu'avant quelques années, cet éclairage sera devenu une des nécessités de la vie domestique. Le passé répond ici de l'avenir.

HosPiTÂUBR. — Électricité. 2« édition. i^