CHAPITRE

La transformation du travail en électricité est le moyen le plus compliqué pour produire un courant électrique ; il est cependant jusqu'ici le plus économique et de beaucoup le plus employé dans toutes les applications qui exigent des courants puissants. Le développement immense qu'a pris l'usage des machines ne date que de quelques années, bien que la découverte du principe fondamental de toutes les machines ait été faite en 1830 par Faraday.

Elle avait d'ailleurs été préparée par l'expérience d'OErsted montrant, dès 1820, l'action d'un courant sur Taiguille aimantée et par Arago quelque temps après, qui découvrit l'aimantation produite par un courant. Puisque l'on connaissait dès 1820 l'action des courants sur les aimants et leur action aimantante sur le fer doux, en raisonnant par le système des réciproques, on aurait pu déduire à priori àe ce phénomène qu'un aimant permanent, réagissant sur un circuit fermé disposé en spirale, devait déterminer dans ce circuit un courant électrique ; mais ce ne fut qu'en 1830, dit M. le comte du Moncel dans son ouvrage sur V Éclairage électrique^ que l'illustre physicien anglais Faraday constata le premier ce phénomène et en détermina les différents caractères.

Nous n'avons pas à faire ici la théorie des courants d'induction produits par l'approche ou l'éloignement d'un aimant ou d'un

coiiraul ; tous les traités de physique donnent les lois de ces courants, lois formulées par Lenz et Matteucci.

Toutes les machines électro-dynamiques sont fondées sur la découverte de Faraday et les lois de Lenz et de Matteucci appliquées de façon à recueillir le mieux possible les effets des courants d'induction.

Classification des machines électro-dynamiques. — Il n'existe pas de nom spécial pour désigner Fensemble des machines qui transforment le travail en électricité; nous avons choisi celui de machines électro-dynamiques, qu'il ne faut pas confondre avec dynamo-électriques, comme nous le verrons tout à l'heure, parce que ce mot comprend à la fois la cause qui est le travail, la puissance (Wvajxtç), et l'effet qui est l'électricité engendrée par ce travail.

Dans toute machine électro-dynamique — le mot électro-dynamique défini comme nous venons de le faire — on trouve toujours deux parties fondamentales, nécessaires, indispensables, Y inducteur et Yinduit. En faisant mouvoir l'inducteur devant l'induit ou, le plus souvent, l'induit devant l'inducteur, il se développe dans le fil de Tinduit des courants électriques dont la nature, l'intensité et le sens sont définis par les lois de Lenz. Ces lois montrent que, pour obtenir des courants puissants, il faut faire mouvoir les induits avec une grande vitesse devant des inducteurs puissants.

Toute disposition mécanique qui permet d'obtenir ce résultat ostune machine électro-dynamique.

Le rôle de l'inducteur est de créer autour de lui un espace dans un état spécial de mouvement : on donne à cet espace le nom de champ magnétique.

Ce champ magnétique peut être produit de deux façons très différentes qui constituent la première division à établir entre les machines électro-dynamiques.

Si le champ magnétique de l'inducteur dans lequel se meut l'induit est produit par un aimant fixe et permanent, la machine est dite magnéto-électrique.

42 Lk PHYSIQUE MODERNE.

Si le champ magnétique est constitué par un électro-aimant, ce qui augmente son intensité, les électro-aimants étant à poids égal, beaucoup plus puissants que les aimants permanents, la machine est dite dynamo-électrique. Ce nom assez impropre, puisqu'il ne rappelle que très indirectement le moyen par lequel le champ magnétique est constitué, est cependant universellement consacré par l'usage, et nous le conserverons.

La division ci-dessus repose sur la nature de l'inducteur ; il en existe une seconde, plus importante encore peut être, fondée sur la nature des courants recueillis hors de la machine sur le circuit extérieur.

D'après les lois de Lenz, lorsqu'un élément de spire d'un induit traverse un champ magnétique, le courant engendré dans cet élément circule tantôt dans un sens, et tantôt dans un autre ; il est alternatif.

Lorsque la machine recueille directement les courants alternatifs ainsi développés sans les redresser, c'est-à-dire sans les faire passer toujours dans le même sens dans le circuit extérieur, elle est à courants alternatifs.

Si, au contraire, la machine redresse les courants alternatifs et les fait circuler toujours dans le même sens, dans le circuit extérieur, elle est à courants continus.

Nous étudierons seulement les types les plus employés de ces différentes classes de machines :

. M (a. Magnéto-électriques.

A. Machines A COURANTS CONTINUS l. ^ ^ ^, ^ .

(6. Dynamo-électriques.

„ w le. MagnétO'électriques.

B. Machines A COURANTS ALTEnNATiFS..-, ^x ^i ^.

\d. Dynamo- électriques.

A. — Machines a courants continus.

a. — Machines magnéto-électriques.

Bien que la découverte de l'induction remonte à Faraday

en 1830, ce fut seulement le 31 janvier 1832 que Nobili obtint pour la première fois^ à Florence, Tétincelle produite par un effet d'induction, mais il n'y avait pas encore de courant proprement dit.

La première machine fournissant im courant fut construite par Hippolyte Pixii, de Paris, et présentée à l'Académie des sciences le 3 septembre 1832.

Machines de Pixii. — Nous ne citons cette machine historique que pour signaler une particularité assez curieuse et que nous ne retrouverons dans aucune autre machine magnétoélectrique. L'appareil bien connu se compose de deux bobines et d'un aimant en fer à cheval dont les pôles sont placés en face des bobines, et tournent de façon à venir présenter successivement leurs deux pôles devant les extrémités des bobines.

Au lieu de faire mouvoir l'induit dans le champ magnétique, on fait mouvoir le champ magnétique devant l'induit, mais cette disposition ne change rien au principe. Les courants ainsi développés sont alternatifs, mais, à l'aide d'un commutateur imaginé par Clarke, on redressa les courants et la machine de Pixii fut la première machine à courants continus ou plutôt redressés.

Machine de Saxton. — La machine de Saxton est disposée comme la machine de Pixii, c'est-à-dire que l'aimant et les bobines sont placés bout à bout, mais les aimants sont fixes et les bobines mobiles. Il en résulte que, la masse à mettre en mouvement étant moins grande, la machine peut être plus légère à puissance égale.

Machine de Clarke. — En 1834, Clarke construisit une machine dans laquelle l'aimant était vertical et les bobines horizontales; elles se présentaient donc à l'inducteur, non plus par les bouts, mais par les faces aplaties de l'aîmant en fer à cheval. C'est sous cette forme que les machines magnéto-électriques se sont répandues dans tous les cabinets de physique et qu'aujourd'hui encore on les emploie en médecine.

Machine de Page. — En 183o, Page, en Amérique, fit une machine dans laquelle l'aimant et les bobines étaient fixes.

celles-ci entourant celui-là. Le courant était engendré par le mouvement rapide d'une armature en fer doux tournant devant les extrémités de Faimant, et produisant des courants alternatifs par surexcitations et affaiblissements successifs du champ magnétique ; ces courants étaient ensuite redressés à la manière ordinaire par un commutateur de Clarke.

Toutes ces machines et plusieurs autres basées sur les mêmes principes n'étaient encore que des appareils de faible puissance dont les applications restaient fort restreintes. En 1840, Nollet, alors professeur de physique à Técole militaire de Bruxelles, se proposa de construire une machine de Clarke dans de grandes proportions et créa la machine connue aujourd'hui sous le nom de Machine de f Alliance.

Les appareils de NoUet ne purent donner de bons résultats que lorsque Masson, professeur de l'École centrale, suggéra à Va7i Malderen^ ingénieur de la compagnie V Alliance^ Tidée de ne pas redresser inutilement les courants et de transformer la machine h courants continus en machine à courants alternatifs; nous y reviendrons plus tard lorsque nous parlerons de ces machines.

Bobine de Siemens. — En 1854, M. W. Siemens, de Berlin, iit faire un grand progrès à la question en imaginant la bobine qui porte son nom et que nous retrouverons dans un grand nombre d'appareils, tels que ceux de Wilde, Ladd, etc.

La bobine de Siemens est un cylindre de fer doux portant deux rainures longitudinales parallèles à son axe qui lui donnent, en section transversale, la forme d'un double T. Ces rainures servent à loger un fil de cuivre isolé, roulé un grand nombre de fois sur lui-même et dont les extrémités viennent se fixer aux deux moitiés d'un commutateur redresseur de courants, comme dans les machines de Clarke. En faisant tourner rapidement cette bobine entre les pôles d'un aimant, il se développe dans le fil des courants d'induction dus aux polarités alternativement inverses que prennent les deux pôles allongés de la bobine, ces courants sont ensuite redressés et recueillis à la manière ordinaire. En 1879, M. Marcel Deprez a modifié la machine de

LES MACHINES ÉLECTRO-DYiNAMIQUES. 4:;

Siemens en disposant Taxe de la bobine parallèlement aux branches de Taimant. Nous parlerons de celte modification à propos des moteurs électriques, car toutes les machines électro-dynamiques à courant continu sont réversibles^ c'est-à-dire que, si elles développent de Félectricilé en dépensant du travail, elles peuvent, en leur faisant dépenser de Télectricité fournie par une source quelconque, développer du travail.

Pour clore la série de machines magnéto-électriques à courants continus, nous aurions encore à parler des machines de Gramme, modèle de laboratoire, mais nous sommes obligé de réserver sa description.

Il se place, en effet, entre la bobine de Siemens de 1854 et l'anneau de Gramme qui date de 1870, toute une série de principes nouveaux que nous devons exposer avant de parler d'une invention qui a fait faire des progrès si rapides à la production mécanique de l'électricité.

b, — Machines dynamo-électriques à courajits continus.

Nous savons que le courant électrique est engendré, dans les machines électro-dynamiques, en faisant mouvoir rapidement le fil induit des bobines dans un champ magnétique puissant formé par l'inducteur. La puissance des courants produits dépend en grande partie de la puissance du champ magnétique.

Machine de Wilde. — Comme, à poids égal, un électroaimant a une puissance au moins vingt-cinq fois plus grande qu'un aimant en acier, M. Wilde pensa qu'en employant des électro-aimants au lieu d'aimants pour inducteurs, on augmenterait ainsi beaucoup l'intensité du champ magnétique et, par suite, l'intensité des courants produits. C'est là le principe du rfywamo, ainsi nommé, assez improprement d'ailleurs, par opposition au magnéto^ dans lequel le champ magnétique est formé par des aimants, au lieu à' électro-aimants,

La machine de Wilde, qui figura à l'Exposition universelle de 1867, se composait en réalité de deux machines superposées. La

première était une machine magnéto-électrique de Siemens qui envoyait le courant dans deux électro-aimants de grande dimension servant d'inducteurs à une seconde bobine de Siemens constituant le circuit extérieur.

La petite machine de Wilde sert à alimenter, à exciter les inducteurs de la seconde bobine, on lui donne pour celte raison le nom de machine excitatrice. On la nomme aussi quelquefois induisante ou amorçante.

Un des inconvénients de la machine de Wilde est la grande vitesse qu'il faut donner aux bobines — 2000 à 2500 tours par minute — ; il en résulte un échauffement considérable qu'on devait combattre par une circulation d'eau froide disposée entre les pièces polaires de Télectro-aimant inducteur de la bobine du circuit extérieur.

Machine de Ladd. — La machine de Ladd est la première application d'un nouveau principe découvert en même temps par Wheatstone et Siemens, et présenté à la Société royah^ de Londres le même jour , le 14 février 1867.

Ce principe est celui de l'accroissement successif de puissance d'un système électro-magnétique sous l'influence des courants d'induction qu'il développe. Il suffit pour cela d'une trace de magnétisme provenant, soit de l'action momentanée d'une pile, soit de l'action magnétique du globe terrestre, soit du magnétisme rémanent pour produire l'action amorçante et l'accroissement de magnétisme jusqu'à un certain maximum dépendant de la vitesse de rotation de la bobine, des résistances du circuit et du point de saturation magnétique de ses inducteurs.

Dans la machine de Ladd, construite sur ce principe, on retrouve les deux bobines de Siemens employées par Wilde, seulement l'aimant permanent est supprimé.

L'électro-aimant est formé de deux larges plaques de fer entourées de fil et formant ainsi deux électro-aimants droits dont les pôles en regard sont de noms contraires ; les deux bobines de Siemens sont disposées transversalement aux deux extrémités de ces électro-aimants. L'une d'elles, la plus petite, envoie le courant

qu'elle engendre dans les électro-aimants pour entretenir son magnétisme, la seconde est utilisée à Talimentation du circuit extérieur.

11 suffit d'une trace de magnétisme rémanent dans les plaques des électro-aimants pour produire, par suite des surexcitations successives, un courant très intense qui donne aux électroaimants une grande puissance et développe ainsi un champ magnétique d'une très grande intensité. On peut d'ailleurs régler cette puissance du champ magnétique, en modifiant la vitesse de rotation.

L'électricité produite par cette machine, eu égard à ses faibles dimensions, étonna beaucoup les visiteurs de l'Exposition de 1867. Aujourd'hui ces résultats sont dépassés de beaucoup par les machines de Gramme et de Siemens.

La grande vitesse donnée aux bobines dégageait une chaleur considérable dans la machine, chaleur due aux changements rapides de anagnétisme du fer doux. D'autre part, l'emploi de deux bobines distinctes compliquait la transmission de mouvement, car il fallait deux poulies et deux courroies.

Itukmhorff simfliûa la machine de Ladd en disposant les deux bobines sur le même axe à angle droit; l'électroaimant inducteur est en forme de fer à cheval, on n'a alors qu'un seul axe à mettre en mouvement.

Dans les machines construites par M. Gai/fe, il n'y a même qu'une seule bobine sur laquelle on roule deux fils complètement distincts dont l'un sert à alimenter les inducteurs et l'autre correspond au circuit extérieur.

Les modèles de MM. Gaiffe et Ruhmkorff sont de petites dimensions et ne constituent que des appareils d'expériences et de laboratoire. Quant aux machines originales de Wilde et de Ladd, capables de fournir des courants assez puissants pour produire la lumière électrique, il n'en a pas été construit d'autres depuis les nouvelles machines de Gramme, Siemens, Lontin, etc. Modes d'excitation des inducteurs dans les machines dynamo-électriques. — Quelle que soit la forme de l'induit.

bobines de Clarke, bobine de Siemens, anneau de Gramme, etc., on peut diviser les machines dynamo-électriques en trois classes qui se distinguent par le mode d'excitation des électro-aimants inducteurs.

Excitatrice

Machines excitées par une machine spéciale

Fig. 19. — Exemple de machines excitées par une excitatrice séparée. L'excitatrice appartient elle-même à la deuxième classe.

V" classe, — Dans la machine de Ladd, qui est le type de celle classe, les inducteurs sont excités par un circuit distinct parfaitement séparé, alimenté par une machine spéciale. Souvent même, la même excitation sert pour plusieurs machines distinctes : la figure 19 ci-dessus représente une disposition dans laquelle la machine excitatrice s'excite elle-même ainsi que les

inducteurs de quatre autres machines alimentant quatre arcs voltaïques distincts.

2° classe. — Les électroaimants formant le champ

Fig. 20. — Diagramme du monUge ordinaire magnétique SOUt dispOSés dune machine dynamo-électrique alimentant J^^jg /^ même circuit que un arc voltaïque (2* classe). i». i .. . »

1 induit et le circuit extérieur. C'est la disposition imaginée par Wheatstone et Siemens en 1867 et appliquée aujourd'hui à un grand nombre de machines dynamo-électriques.

La figure 20 montre cette disposition spéciale. Le courant continu produit par l'induit A traverse les deux inducteurs I et r, en même temps que Tare qu'il alimente. Le champ ma-

gnélique dépend donc de la puissance du courant qui traverse les inducteurs, c'est-à-dire du courant général.

3° classe, — La disposition qui caractérise les machines de cette classe a été aussi imaginée par Wheatstone dès 1867, mais elle n'a été reprise qu'en 1880 par M. Siemens. Cette disposition consiste à disposer les inducteurs en dérivation sur le circuit, au lieu de les placer dans le même circuit, à la condition de disposer sur ces inducteurs un 61 assez long et assez résistant. 11 en résulte pour la machine des conditions de fonctionnement beaucoup plus favorables à la régularité du courant (1). La machine Edison dont nous parlerons plus loin en offre un exemple.

Principe de la machine de Gramme. — Depuis la dé-

Fig. 21.— Principe de Tanneaude Gramme.

couverte de Siemens et Wheatstone, on n'a pas à signaler de plus grand progrès dans la production mécanique de rélectricité que l'invention faite en 1870, par un ancien ouvrier de la Compagnie r Alliance. C'est grâce à la machine de M. Gramme (Zénobe-Théophile) que les applications de l'électricité à l'éclairage, à la galvanoplastie et au transport de force motrice ont reçu depuis quelques années de si grands développements.

L'induit mobile de Gramme présente l'aspect d'un anneau tournant autour de son centre et dans son plan ; on peut le concevoir comme formé par un électro-aimant droit qu'on aurait

(i) Voir, pour plus de détails, la Lumière électrique du lo avril 1880, p. 181. Hospitalier. — Électricité. 2« édition. 4

courbé en cercle et qu'on aurait soudé par ses extrémités, le fer avec le fer, le fil avec le fil.

Remarquons que Tidée d'employer un anneau pour constituer rinduit mobile n'est pas nouvelle. On pourrait la faire remonter à Page qui, dès 1852, construisit un moteur fondé sur ce principe. En 1861, M. /^acm/îZ/i construisit aussi un moteur dont le principe était identique à celui de l'anneau de Gramme (1), el dont il publiait une description complète en 1864, dans // tiuovo eimento. La machine Pacinotti a figuré à l'Exposition de 1881, et a valu à son inventeur un diplôme d'honneur.

Sa priorité et son identité de principe avec la machine Gramme ne peut plus être contestée aujourd'hui, mais on peut regretter que M. Pacinotti n'ait pas eu, comme M. Gramme, conscience de l'importance de sa découverte, et n'ait pas fait tous ses efforts pour la rendre pratique et industrielle.

La machine de Gramme, malgré la priorité de M. Pacinotti, a donc une valeur réelle et absolument personnelle, justifiée d'ailleurs par son succès dans les applications que nous examinerons au cours de ce volume.

Pour comprendre l'action de la machine de Gramme, reportons-nous à Texpérience la plus simple de l'induction.

Considérons un barreau aimanté d'un mètre de long et une spire de fil conducteur en mouvement réciproque ; si on approche la spire du barreau, il s'y développe un courant d'induction.

Supposons que le barreau pénètre dans la spire par une série de mouvements successifs d'égale étendue. On observe qu'à chacun de ces mouvements correspond un courant d'induelion ; tous ces courants sont de même sens jusqu'à ce que la spire arrive en face de la ligne neutre; ils changent de sens si Ton continue le mouvement dans le même sens au delà du point neutre. Que se passe-t-il dans l'anneau de Gramme? L'anneau de fer est aimanté par influence de l'aimant, et le magnétisme s'y trouve distribué de la manière suivante :

(1) Voir VÈlectricien du \o novembre 1881-

LES MACHINES ÉLECTRO-DYNAMIQUES. îil

Les pôles sont en A et A' (fig. 24) et les parties neutres en M et M'.

En faisant tourner l'anneau, cette distribution du magnétisme ne change pas, les pôles sont fixes dans Tespace, bien que Tanneau se déplace, la force coercitive du fer doux qui le constitue étant nulle ou négligeable.

Tout se passe donc comme si le fer était immobile et si les spires de fil seules se mouvaient sur un barreau aimanté.

Dans chacune des bobines élémentaires il se développe donc un courant qui, partant d'un des pôles A, reste direct jusqu'à la ligne neutre M, prend le sens inverse de M jusqu'en B, garde ce sens de B à la ligne neutre M', et redevient direct de M' au pôle A. Le courant reste donc de même sens d'un point neutre à Vautre.

Toutes les bobinesqui, à un moment donné, sont dans le demicercle supérieur, sont toutes à la fois parcourues par des courants de sens direct qui s'ajoutent en tension ; les bobines du <lemicercle inférieur sont parcourues par des courants de sens inverse, associés aussi en tension. Il y a donc équilibre, et on peut comparer le système à deux séries de piles égales en nombre et en puissance associées en opposition. En mettant les deux extrémités d'un circuit extérieur en communication avec les pôles opposés communs des deux piles, ces piles sont associées en quantité : de même en établissant des collecteurs sur les points neutres de Tanneau, on peut recueillir les courants développés dans l'anneau. Ces collecteurs sont formés de pinceaux ou balais de cuivre qui frottent sur une série de pièces rayonnantes R isolées les unes des autres et rattachées chacune au bout sortant d'une bobine et au bout entrant de la voisine. Ces courants sont donc recueillis sur les pièces R comme ils le seraient sur la soudure même d'une bobine à l'autre.

Dans la forme pratique, les pièces R sont rapprochées en un cylindre de petit diamètre, mais toujours isolées les unes des autres. Cela ne change rien au principe.

Entre certaines Hmites, la force électro-motrice augmente

proportionnellement à la vitesse; le sens du courant change avec le sens de la rotation. Le courant est continu, car le circuit n'est jamais rompu et les frotteurs ou balais commencent à toucher l'un des rayons avant d'avoir abandonné le précédent.

 cause de leur flexibilité et du grand nombre de petits flls de cuivre qui les composent, ils touchent toujours par quelques-unes de leurs parties, sinon par toute leur largeur.

En changeant la grosseur du fil des bobines, on peut leur faire produire à volonté de la tension ou de la quantité ; le fil fin augmente la résistance intérieure et la tension du courant, le fil gros diminue cette résistance et augmente la quantité aux dépens de la tension. Tension et quantité sont donc les deux éléments d'une circulation électrique comme la pression et le volume débité sont les éléments de la circulation des fluides en hydraulique. L'énergie dépensée dans chaque cas est le produit de deux facteurs, produit qui peut être constant pour des facteurs variables à l'infini.

Machines de Gramme à aimants Jamin. — M. Gramme a construit un assez grand nombre de modèles de machines fondées sur le principe de l'anneau et du collecteur. Celle que nous avons prise comme type, pour expliquer la production des courants et la manière de les recueillir, est magnéto-électrique.

La figure 22 représente le modèle de machine magnéto-électrique à laquelle M. Gramme a appliqué fort heureusement les aimants feuilletés de M. Jamin. Des expériences nombreuses et précises ont prouvé que les aimants feuilletés, à poids égal, sont beaucoup plus puissants que les aimants ordinaires, à la condition de munir leurs extrémités (fig. 22 et 23) de pièces de fer doux qui partagent leur magnétisme avec les extrémités de l'aimant.

Avant l'adjonction des armatures de fer doux, on ne pouvait superposer que cinq ou six lames utilement ; avec les armatures en fer doux, on peut superposer jusqu'à vingt lames. Ajoutons à la grande puissance des aimants Jamin, l'avantage de pré-

senlcr une grande facilité pour le montage, le démontage cl le remplacement des lames.

La machine magnéto-électrique à aimants Jamin est maintenant très employée dans les laboratoires. On la met en mouve-

Fjg. 22. — Machine Gramme à aimant Jamin.

Petit modèle de laboratoire.

Fig. 23. — Aimant Jamin.

ment très aisément à la pédale ou à la manivelle ; elle rend de très grands services pour les expériences de courte durée, le chargement des piles secondaires, etc., etc.

Machines dynamo-électriques de Gramme. — Quelle que soit la puissance du champ magnétique développé par un aimant Jamin, elle est loin d'être équivalente à celle d'un électro-aimant, aussi préfère-t-on en général, da-ns Tindustrie, les machines dt^namo aux machines magnéto qui, à poids ou à prix égal, transforment en électricité un travail beaucoup plus considérable.

C'est pour ces raisons que M. Gramme, après avoir construit les machines que nous venons d'examiner, et qui sont toujours

restées des appareils peu puissants, appliqua à son anneau le principe découvert par Wheatstone et Siemens.

La première machine dynamo-électrique construite par l'inventeur date de 1872 ; elle fut appliquée à la galvanoplastie dans les ateliers de MM. Christofle et C**. Elle comprenait quatre barres d'électro-aimants et deux bobines.

La première machine de Gramme étudiée pour la lumière électrique avait six barres d'électro-aimants et trois bobines.

On retrouve dans ces deux premières machines le principe appliqué par Ladd à son générateur électrique. Un des anneaux servait à exciter les inducteurs, les deux autres fournissaient le courant extérieur et pouvaient être groupés, suivant les applications, en tension ou en quantité.

Dans un autre modèle plus petit, il n'y a plus que deux anneaux, dont l'un sert à produire le champ magnétique et l'autre à alimenter le circuit extérieur»

Dans un autre modèle, il n'y a qu'un seul anneau formé de 120 bobines partielles, mais raccordées à deux collecteurs disposés de chaque côté de l'anneau, de façon que toutes les bobines de rang pair, par exemple, correspondent au collecteur de droite, et toutes les bobines de rang impair au collecteur de gauche ; il en résulte que la machine fonctionne comme s'il y avait deux anneaux distincts qu'on peut ensuite grouper en tension ou en quantité suivant les besoins.

Dans cette machine, les inducteurs sont disposés dans le même circuit que les bobines, comme l'indiquaient Wheatstone et Siemens en 1867, mais, d'après M. Fontaine, le brevet de M. Gramme relatant cette disposition serait antérieur à la communication de ces deux savants ; de simplification en simplification, l'inventeur a été amené à établir, pour l'industrie, un type à deux barres d'électro-aimants et à n'employer qu'un seul anneau central.

La machine ainsi constituée est dite ttjpe éC atelier ou type A ; elle est représentée figure 24 (p. 55). On y retrouve la bobine et les collecteurs de la machine magnéto-électrique ; les inducteurs

LES MACHINES ÉLECTRO-DYNAMIQUES. ho

se composent de deux tiges en fer doux, fixées sur le bâti et portant on leur milieu, où se trouvent les pôles, deux armatures qui entou-

Fig. 24. — Machine dynamo-électrique do Gramme, type d'atelier.

rent Fanneau sur les trois quarts de sa circonférence pour bien répartir le champ magnétique etaugmenter les effets de Tinduction.

Dans les machiaes à galvanoplastie, où il faut de la quantité (1) et peu de tension, la garniture des électro-aimants inducteurs est formée d'une seule bande de cuivre mince, tenant toute la largeur d'une demi-barre d'électro-aimant ; la bobine est ellemême formée de fil méplat très épais, assez fort pour s'opposer aux effets de la force centrifuge.

La machine Gramme, sous sa forme actuelle, réalise toutes les conditions qu'un bon générateur électrique doit réaliser ; on pourrait seulement lui reprocher les difficultés que présente l'enroulement de l'anneau, difficultés vaincues grâce à l'habileté des constructeurs.

La machine Gramme transforme en électricité, dans certaines conditions de circuit extérieur, 85 à 90 p. 100 du travail dépensé sur l'arbre ; ce chiffre dit assez qu'il n'y a plus rien à faire dans le but d'augmenter le rendement des machines.

Les seuls perfectionnements dont elles sont susceptibles résident surtout dans la facilité de construction, de réparation, et leur diminution de poids et de prix.

Nous allons maintenant passer en revue un certain nombre d'autres niachines qui, bien que basées pour la plupart sur les principes que nous venons d'exposer, présentent cependant certaines particularités intéressantes à titres très divers.

Machine Schuckert. — La seule particularité intéressante que présente cette machine est de n'être, comme le dit fort justement M. le comte du Moncel dans son livre sur VÉclairage électrique, qu'une copie de l'invention de Gramme.

Dans la machine de Schuckert, l'anneau est plat et l'induction se fait par les faces latérales de l'anneau au lieu de s'effectuer sur la partie cylindrique. Le moindre inconvénient de cette machine est de rendre encore plus difficile l'enroulement du fil sur l'anneau.

Machine Nlaudet. — En 1872, M. Alfred Niaudet combina une machine de type de Glarke munie du collecteur de Gramme.

{\) La quantité s'obtient en diminuant la résistance de la machine ainsi que celle du circuit extérieur. La formule de Ohm montre que, dans ces conditions, I peut être très grand si le dénominateur est très petit.

Celle machine est magnéto-électrique (fig. 25), mais sa descriplion ne pouvait pas être donnée avant celle de Tanneau de Gramme sans redites inutiles. Pour comprendre le fonclionnement de cet appareil, on n'a qu'à considérer chaque bobine comme une des bobines partielles de l'anneau Gramme, caries bobines de Clarke sont toutes rattachées les unes aux autres ; le bout entrant de chacune étant lié au bout sortant de la bobine suivante. Les courants sont recueillis à l'aide de frolteurs qui

Fig. 25. — Machines à courants continus de M. Niaudet.

touchent les points de liaison des différentes bobines entre elles.

La continuilé du courant résulte de ce que les ressorts collecteurs, avant de quitter une des pièces radiales, commencent déjà à toucher la pièce radiale voisine.

Les machines Gramme fournissent, à égalité de magnétisme et de fil employé, un courant électrique plus puissant tout en dépensant moins de force motrice, ce qui établit en leur faveur une supériorité que, d'ailleurs, M. Niaudet ne leur conteste pas.

Il estime cependant que, quand on voudra faire de la télégraphie sans piles, avec des machines à courant continu, la facilité extrême que Ton trouvera à faire des bobines cylindriques à fil fin, dans le

but de fournir des courants de grande tension et de peu de quantité, justifiera remploi de cet appareil dont la simplicité de construction rachètera le rendement inférieur, rendement dont Fimporlance est tout à fait secondaire pour cette application spéciale. Machine Lontin. — La machine de M. Lontin, brevetée en 1874, est une machine dynamo-électrique à courant continu

Fig. 26. — Machine Lontin à courant continu.

dont les inducteurs sont dans le même circuit que Tinduit et le circuit extérieur.

Elle se distingue de la machine de Gramme par la forme de rinduit composé de quarante petites bobines D,D (fig. 26) dont les axes sont dirigés dans le sens du rayon à la façon des dénis d'un engrenage, ce qui a fait donner à celte forme d'induit le nom de pignon magnétique.

Les quarante bobines, divisées en dix rangées de quatre bobines chacune, sont disposées en hélice sur chacune de ces ran-

gées et munies d'un noyau de fer à leur intérieur. Elles constituent ainsi une série d'électro-aimants qui, en tournant entre les pôles de l'inducteur Â, prennent des polarités dont le sens change à chaque demi-révolution.

Les courants ainsi engendrés sont recueillis sur un collecteur de Gramme, par des balais formés de feuilles de cuivre minces comme du clinquant.

Le principe et la théorie de cette machine sont identiques à ceux de la machine de Gramme dont elle ne diffère que par la forme spéciale de Tinduit.

M. Lonlin emploie plus spécialement celte machine à Texcitation des inducteurs de sa machine à courants alternatifs que nous décrirons plus loin.

Machine Siemens. — On désigne généralement sous ce

Fig. 27. — Machine à courant continu de Siemens. Moyen modèle, type horizontal.

nom les machines imaginées par M. Hefner-Alteneck, ingénieur de la maison Siemens, de Berlin. La machine de Siemens (fig. 26 et 27) est une machine Gramme à armature cylindrique qui se

LA PHYSIQUE MODERiNE.

dislingue cependant du type qui lui a servi de modèle par plusieurs détails caractéristiques assez importants.

La bobine induite, formée de sections réunies entre elles et îi un collecteur Gramme, est d'une assez grande longueur et roulée d'une façon spéciale; le fil ne recouvre que la partie exté- 7nenre de la carcasse en fer qui le supporte. L'Induction ne se

Fig. 28. — Machine à courant continu de Siemens, petit modèle.

produit ainsi que par la face extérieure qui se présente aux inducteurs, et le rôle de la carcasse en fer très légère qui remplace l'anneau en fer recuit de Gramme se trouve ici très effacé.

L'enroulement du fil est ainsi rendu plus facile, et la bobine peut être plus simplement centrée sur son axe de rotation.

Les inducteurs, formés d'une série de lames de fer, sont légèrement arqués à l'endroit de la bobine, ce qui a pour effet de bien répartir le champ magnétique en lui donnant son intensité maximum au point même où il doit agir avec le plus de puis-

sance. Le collecteur et les balais sont absolument identiques à ceux de la machine Gramme.

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Sous cette forme, et en variant seulement les dimensions relatives des organes et des (ils inducteurs et induits, la machine

peut s'appliquer à la galvanoplastie, à l'éclairage électrique par les régulateurs ou par Fincandesceace, aux transmissions de force motrice, etc., comme la machine Gramme.

La machine du plus petit modèle (fig. 28), employée plus spécialement pour exciter les inducteurs des machines à courants alternatifs dont nous parlerons plus loin, se distingue par la disposition de ses inducteurs disposés verticalement pour ne pas placer la bobine induite trop près du sol. Les balais qui recueillent le courant sont doubles pour chaque pôle. Cette disposition a pour effet d'avoir toujours une partie métallique du collecteur en contact avec un des balais lorsque l'autre balai rencontre une partie isolée, ce qui donne un courant plus régulier.

Malgré la stabilité que présente le type horizontal, M. Siemens paraît y renoncer à cause de l'emplacement que ces machines occupent dans une installation un peu importante. La figure 29 représente le dernier modèle adopté mis en mouvement par un moteur rotatif, système Dolgorouki. C'est celui qui actionne le générateur électrique du chemin de fer de Lichterfelde. L'installation est ainsi réduite à ses dimensions minima.

Machine Wallace Farmer. — Ce n'est qu'une disposition plus ou moins heureuse du principe de l'anneau et du collecteur de Gramme. Elle a été d'abord imaginée par Moses Farmer, de Boston, en 1875, puis construite et perfectionnée par William Wallace, d'Ansonia (Connecticut).

Cette machine se compose d'un disque portant deux séries de bobines méplates, pour mieux utiliser la surface des disques; chacune de ces bobines est reliée à la suivante et à un collecteur Gramme comme dans la machine de Niaudet (p. 57). Les inducteurs sont disposés en tension dans le circuit extérieur. La machine est double et chacune de ses moitiés peut agir indépendamment, ou bien on peut réunir ces deux moitiés, soit en quantité, soit en tension.

Machine Bflrgin. — En 1877, M. Bûrgin, de Bâle, voulant aussi rapprocher la masse de l'anneau des inducteurs, a imaginé une machine dynamo-électrique dans laquelle l'induction se fait

GHANUE MAC

LES MACHINES ÉLECTRO-DYiNAMIQUES. 03

surhuitanneauxdistinctsR montés les uns à côté des autres sur le même arbre. Le noyau magnétique de chaque anneau est un cadre hexagonal en fils de fer sur le côté duquel on enroule les hélices induites, en forme de fuseau, plus épais au milieu, de sorte que les angles du cadre se trouvent à peu près sur la même circonférence que les spires extérieures des hélices roulées en fuseau, et passent ainsi très près des pôles inducteurs. Les huit anneaux §ont montés un peu en retrait Tun par rapport à Tautre pour que les bobines se présentent successivement devant les inducteurs, comme dans le pignon magnétique de M. Lontin (fig. 26). Les 48 bobines sont reliées entre elles et à un coUec-

Fig. 3U. — Induit de la machine BUrgin.

teurC comme les bobines de la machine de Gramme, et le fonctionnement en est identique.

Les inducteurs sont en fonte et montés en tension sur le circuit général. Cette machine présente l'avantage d'être assez rustique, facile à construire, et permet de fixer avec précision les anneaux sur Taxe de rotation.

Machine Edison. — Les machines envoyées par Edison à l'Exposition d'électricité, et destinées à alimenter ses lampes électriques, appartiennent à deux types qui ne diffèrent entre eux que par la position des électro-aimants inducteurs et les dimensions. La figure 31 représente une coupe de l'induit qui diffère par sa construction de tous ceux qui ont été construits jusqu'ici, et la planche II représente une vue d'ensemble de la grande machine de 120 chevaux, la plus puissante qui ait été construite jusqu'à ce jour.

Les inducteurs sont formés de longues barres d'électro-aimants — au nombre de deux dans le type vertical, et de huit dans la grande machine, — ils sont roulés d'un fil relativement fin et établi en dérivation (montage Wheatstone), sur les collecteurs. On règle leur puissance, et par suite la force électro-motrice de la machine, en introduisant ou en enlevant des résistances additionnelles dans le circuit d'excitation à l'aide d'un rhéostat manœuvré à la main.

Nous n'avons pas encore réussi à nous expliquer l'utilité des dimensions, véritablement gigantesques, de ces électro-aimants, eu égard aux dimensions de l'anneau, et qu'on trouve seulement dans la machine Edison.

L'induit (fîg. 31) est fondé sur le principe de l'enroulement

Fig. 31. — Coupo loDgitudinnle de l'induit do la machine Edison.

Siemens et du collecteur Gramme. 11 se compose d'un noyau en bois B sur lequel est fixée une série de disques de fer D séparés par des rondelles de papier dont le but est de sectionner la masse magnétique et par suite de faciliter les aimantations et désaimantations sous l'influence des inducteurs. Sur le tambour ainsi formé se trouve une série de bandes longitudinales de cuivre S isolées par des lames de mica, — la grande machine porte 146 de ces barres, — les barres doivent être liées entre elles et au collecteur pour former un circuit complet, fermé sur lui-même, comme dans la machine Siemens. Ces jonctions s'effectuent à l'aide de disques plats de cuivre LL, placés à chaque extrémité

(lu tambour et séparés par des lames minces de mica. Chacun de ces disques portent deux oreilles saillantes presque diamétralement opposées qui viennent s'appliquer chacune aux extrémités de deux barres entre lesquelles on veut faire la liaison. On réunit ainsi les barres entre elles en introduisant le moins possible de résistances nuisibles aux extrémités.

Gomme les lames L, L, présentent une certaine épaisseur, et que les jonctions nécessaires des barres s'effectuent par des lames successives, il en résulte que leurs extrémités se présentent en forme de spirale à chaque bout du tambour. Le collecteur C» ne présente aucune disposition importante ou nouvelle.

La grande machine d'Edison est mise en action directement par un moteur à vapeur de 125 chevaux : la vitesse de l'induit, dont le diamètre est d'environ i mètre, est de 360 tours par minute; sa résistance intérieure est excessivement petite, ce qui permet d'alimenter un grand nombre de lampes à incandescence on dérivation; à l'Exposition, il y en a eu jusqu'à 500 en activité, mais on affirme que leur nombre peut atteindre 1000.

Machine Brush. — Le but poursuivi par M. Brush est tout différent. M. BrusK s'est préoccupé surtout de produire une machine de grande tension, et non pas de grand volume comme la machine Edison, et il y a réussi puisqu'on a pu voir pendant toute la durée de l'Exposition, une seule machine alimenter quarante foyers sur un seul circuit, ou envoyer à l'Opéra le courant nécessaire à l'alimentation de trente-huit lampes sur un circuit dont le développement dépasse six kilomètres.

En principe la machine Brush est un anneau Pacinotti, à huit ou à douze bobines, tournant entre deux paires d'électroaimants puissants, alimentés par la machine elle-même. La figure 32 représente l'anneau en fonte, du type de 16 foyers et la figure 33, l'ensemble de la machine du type de 32 foyers, mise en action directe par un moteur à vapeur à trois cylindres, système Brotherhood. Les bobines de l'anneau diamétralement opposées sont reliées deux à deux (fig. 32); les extrémités libres des fils sont fixées à quatre commutateurs très différents, en principe,

Hospitalier. — Électricité. 3* édition. 5

du collecteur Gramme. L'anneau est sillonné de rainures profondes qui réduisent sa masse, augmentent sa surface de refroidissement et entravent, dans une certaine mesure, les courants de Foucault qui tendraient à se produire dans sa masse, sous l'action du champ magnétique dans lequel il se meut si rapidement.

Si on étudie avec soin ce qui se passe dans chaque paire de bobines prise isolément pendant un tour complet de la machine, on

Fig. 32. — Anneau de la machine Brush (quatre bobines sont enlevées pour montrer les dispositions de l*anneau.

voit qu'elle est traversée par deux courants de signe contraire, et, par suite, qu'au moment du changement de signe du courant, deux fois par tour, la paire de bobines considérée n'est le siège d'aucun courant, c'est-à-dire qu'il ne s'y développe aucune force électromotrice. Si, à ce moment, le courant engendré par la machine traversait la bobine, il le ferait en pure perte, car la paire de bobines intercalée jouerait le rôle d'une résistance inerte, et par suite d'une résistance nuisible.

Le commutateur de M. Brush supprime cette paire de bobines

du circuit, au moment où aucun courant ne la traverse, ce qui est une condition très avantageuse.

7 Wï ^

Les collecteurs envoient le courant engendré dans les inducteurs et le circuit extérieur; pour régler la puissance delà ma-

chine, M. Brush introduit une dérivation plus ou moins résistante entre les extrémités des fils des inducteurs. Le courant produit se partage alors entre les inducteurs et cette résistance, le champ magnétique s'affaiblit plus ou moins et par suite la force électromotrice de la machine, sans qu'on ait besoin de changer son allure.

Machine Hefher-Alteneck. — Cette machine est toute nouvelle et il faudrait, pour l'expliquer complètement, se reporter au générateur à courants alternatifs de Siemens que nous décrirons plus loin. Par une disposition ingénieuse de commutateurs et de collecteurs, M. Hefner-Alteneck est parvenu à transformer la machine à courants alternatifs sans fer en machine à courants continus. Les expériences sont encore trop récentes pour que les avantages de cette transformation aient encore été mis nettement en relief, mais le résultat est intéressant en ce sens qu'il montre la tendance actuelle des inventeurs à créer des machines à courants continus dont l'usage est plus général que celui des machines à courants alternatifs.

Machines diverses. — Le nombre des machines nouvelles à courant continu s'accroît chaque jour dans des proportions vraiment effrayantes, et l'on a peine à les suivre. Nous nous sommes contenté de signaler celles qui présentent des dispositions intéressantes ou nouvelles.

M. Maxirrif de New- York, a combiné un générateur à anneau de Gramme et à inducteur genre Siemens, caractérisé surtout par le mode de réglage du courant que nous étudierons à propos des applications de l'éclairage électrique.

M. Weston a eu surtout en vue de ventiler l'anneau en le faisant à claire-voie pour permettre une libre circulation de l'air.

M. Jûngers, de Copenhague, voulant utiliser également les deux faces de l'anneau Gramme, a eu l'idée de placer un second inducteur fixe à l'intérieur de l'anneau et de réagir ainsi sur les deux faces du fil. L'expérience seule pourra faire connaître les avantages pratiques de cette disposition plus compliquée.

M. Gûlche?', dans son système d'éclairage électrique où toutes

les lampes à arc voltaïque sont établies en dérivation, a combiné une machine à quatre pôles h gros fils pour produire beaucoup de quantité. L'anneau genre Gramme est aplati, l'induction se fait par les deux faces, et les deux inducteurs en regard sont reliés par une armature en U qui entoure l'anneau pour l'induire sur trois de ses faces.

Nous arrêterons là cette énumération qui demanderait un volume pour être complète : le nombre des combinaisons possibles est indéfini; toutes n'ont pas encore été essayées, et nous ne désespérons pas de voir s'étendre la liste déjà trop longue des générateurs mécaniques d'électricité : l'expérience seule permettra de faire un choix et de réduire le nombre des types véritablement industriels.

B. — Machines a courants alternatifs.

Si nous considérons une spire d'une bobine induite pendant une révolution entière accomplie par l'ensemble mobile, — inducteur ou induit, — autour de son axe de révolution, nous savons que pour chaque tour, elle est traversée par deux ou un nombre pair de courants alternativement de sens contraire; c'est par un artifice plus ou moins heureux, plus ou moins habile, que l'on recueille ces courants dans le circuit extérieur de façon à les obtenir toujours dans le même sens et à produire un courant continu. Dans certaines applications, il est absolument inutile de redresser ces courants; pour certaines machines même, comme celles de t Alliance par exemple, ce redressement des courants ne s'effectuait pas sans de grandes pertes, faciles à éviter en se contentant de recueillir les courants, sans redressement.

Les machines qui réalisent ces conditions sont des machines à courants alternatifs^ et se divisent en deux classes, comme les machines à courant continu, suivant que les inducteurs sont des aimants permanents [magnéto-électriques) ou des électro-aimants {dynamo-électriques) .

c. — Machines magnéto-électriques à courants alternatifs.

11 suffit de supprimer le commutateur redresseur des machines magnéto-électriques de Pixiij Clarke, Page^ Siemens et de le remplacer par un simple collecteur de courants pour obtenir des appareils à courants alternatife dont la puissance dépendra, comme dans les machines à courant continu, de l'intensité du champ magnétique, de la \itesse de rotation des bobines, de leurs dimensions, de leur nombre, etc.

Machines de r Alliance, — C'est en 1849 que Nollet, professeur de physique à l'École militaire de Bruxelles, proposa de construire une machine de Clarke sur une grande échelle et créa la machine connue aujourd'hui sous le nom de Machine de l'Alliance.

Après des déboires sans fin, dont on trouvera les détails dans YExposé des applications de ^électricité^ de M. le comte du Moncel, les machines de F Alliance^ étudiées pour fournir des courants continus^ furent, sur les conseils de Masson, professeur de physique à l'Ecole centrale, transformées en machines à courants alternatifs. Elles donnèrent, par cette simple transformation, des résultats incomparablement meilleurs et furent adoptées, dès 1863, pour l'éclairage électrique des phares de la Ilève.

La machine de F Alliance est aujourd'hui bien connue, nous nous contenterons d'en signaler le principe : c'est une machine de Clarke de grandes dimensions dont les dispositions mécaniques sont combinées pour permettre de multiplier les bobines d'induction et les aimants inducteurs aussi commodément et aussi simplement que possible.

Pour cela les bobines sont disposées sur des disques et tournent entre les pôles d'aimants en fer à cheval distribués tout autour de la circonférence; chaque disque porte de 8 à 16 bobines. La machine du plus grand modèle construite jusqu'ici porte 6 disques de 16 bobines chacun et 56 aimants inducteurs. Pour chaque

tour de la machine, les fils des bobines sont traversés par des courants qui changent de sens chaque fois qu'une bobine passe devant les pôles des inducteurs.

Pour une vitesse de 400 tours par minute^ on obtient plus de 100 changements de sens de courant par seconde. Suivant que ces machines doivent fournir de la quantité ou de la tension, — on sait ce qu'il faut entendre par là, — les bobines sont reliées aux collecteurs, soit en dérivation, soit en tension.

Les machines de rAlliance à courants alternatifs sont de bonnes machines, fonctionnant très régulièrement et d'un rendement satisfaisant; elles ne se vulgarisent pas parce qu'elles exigent un emplacement assez grand relativement à leur puissance, qu'elles sont trop lourdes et que leur prix est trop élevé eu égard au travail qu'elles transforment en électricité. A ce point de vue, on peut les comparer aux machines à vapeur à basse pression, à condenseur et à faible vitesse, d'un bon rendement, mais auxquelles on préfère, en général, les machines à grande vitesse, à haute pression et sans condenseur qui, à puissance égale, sont moins lourdes, moins chères et moins encombrantes.

Macbine de M. de Mérltens. — La machine imaginée en 1878 par M. de Méritens, est aussi magnéto-électrique, mais elle se distingue des machines de rAlliance par la forme des bobines et par la manière dont se développent les courants d'induction dans les fils qui entourent l'anneau induit.

Nous empruntons la théorie de cette machine à l'ouvrage de M. du Moncel sur Y Éclairage électrique :

« Pour comprendre le fonctionnement de la machine de M. de Méritens, imaginons un anneau Gramme (fig. 34) divisé, par exemple, en quatre sections isolées magnétiquement l'une de l'autre et constituant par conséquent quatre électro-aimants arqués, placés bout à bout. Imaginons que le noyau de fer de chacune de ces sections soit terminé à ses deux extrémités par une pièce de fer AB, formant comme un épanouissement de ses pôles, et supposons que toutes ces pièces, réunies par l'intermé-

diaire d'une pièce de cuivre CD, conslituenl un anneau solide autour duquel sonl disposés des aimants permanents NS, NS, avec leurs pôles alternés de Tun à l'autre. Examinons ce qui se passera quand cet anneau accomplira un mouvement de rotation sur lui-même, et voyons d'abord les effets qui résulteront, par exemple, du rapprochement du pôle épanoui B, quand, marchant de gauche à droite, il s'approchera de N. A ce moment, il se développera dans l'hélice électro-magnétique de AB un cou-

Fig. 34. — Diagramme théorique de la macliino de Méritens.

rànt induit d'aimantation, comme dans une machine de Clarkc : ce courant sera instantané et de sens inverse aux courants particulaires d'Ampère de l'aimant inducteur, il sera très énergique en raison de la proximité de B du pôle N ; et dans le noyau AB une série de déplacements magnétiques, qui donneront naissance à une série de courants d'inversion polaire, qui se manifesteront de B en A; ces courants seront directs par rapport aux courants particulaires de N, mais ils ne sont pas instantanés et vont en

croissant d'énergie de B en A. A ces courants se joindront simultanément les courants d'induction dynamique résultant du passage des spires de l'hélice devant le pôle N. Quand A abandonnera N, un courant de désaimantation se produira, égal en énergie et de même sens que le courant d'aimantation résultant du rapprochement de l'épanouissement B du pôle N. L'effet est en effet alors produit à une extrémité différente du noyau magnétique, et l'hélice se présente à l'action d'induction d'une manière inverse. Donc courants induits inverses'de l'inducteur par le fait du rapprochement et de l'éloignement des appendices A et B, courants

Fig. 35. — Détails de la machine de Mcritens.

induits directs pendant le passage de la longueur du noyau ABS devant l'inducteur, courants induits directs résultant du passage de spires devant N. Toutes les causes d'induction se trouvent donc ainsi réunies dans cette combinaison.

« Afin d'augmenter encore les effets d'induction , M. de Méritens compose le noyau AB et les appendices A et B avec les lames minces de fer découpées à l'emporte-pièce, comme on le voit sur la figure 35, et juxtaposées en faisceaux au nombre de cinquante ayant 1 millimètre d'épaisseur chacun. Les fils des hélices sont d'ailleurs reliés de manière que les courants indirects puissent

être associés en tension, en quantité ou en séries, suivant les conditions de l'application. Nous n'avons considéré, dans la figure théorique que nous avons donnée, que quatre sections. Mais, par le fait, il y en a un plus grand nombre, et, dans le modèle dont nous avons parlé, il y en a seize que Ton distingue

i'ig. 3G. — Machine Méritens.

aisément (fig. 36). Elles sont montées sur une roue en bronze adaptée à l'arbre du moteur. C'est au-dessus de cette roue que se trouvent encastrés les aimants inducteurs qui sont forlemenl fixés sur deux carcasses en bronze, où ils sont disposés horizontalement. On distingue, figure 38, la manière dont ces différents organes sont montés.

« Pour peu que l'on considère le mode de disposition de l'an-

LES MACHINES ÉLECTRO-DYiNAMIQUES. 75

ncau induit, on reconnaît aisément qu'il se trouve dans les meilleures conditions possibles de construction. En effet, comme chaque section est séparée, elle peut être démontée isolément et Ton peut par conséquent Tenrouler de fils sans aucun embarras. D'un autre côté, la composition du noyau avec des lames juxtaposées qui peuvent être découpées d'un seul coup à Temporte-pièce, est un énorme avantage, car ce système dispense de la précision nécessaire dans la construction de ces anneaux, toujours difficiles à maintenir parfaitement ronds.

Pour réclairage des phares, M. de Méritons a construit sur le même principe, une machine à cinq disques dont l'aspect extérieur est celui des machines de F Alliance.

Les cinq anneaux induits mobiles, qu'on peut grouper en tension, en quantité, ou employer séparément, suivant les besoins, tournent devant les extrémités des aimants, au lieu de tourner devant les faces, comme dans la machine à un disque.

C'est le seul exemple de machine industrielle magnéto à courants alternatifs que nous ayons vu figurer à l'Exposition d'élec- Iricité.

d. — Machines dynamo-électriques à courants alternatifs.

Nous savons que les machines dynamo-électriques se dislioguent des machines magnéto-électriques par la nature des inducteurs qui sont des électro-aimants pour les premières, tandis que les secondes emploient des aimants permanents en acier.

Dans les machines à courants continus^ le courant produit par la machine elle-même est utilisé pour l'aimantation des inducteurs, condition que ne peuvent réaliser les courants alternatifs (sous réserve de certains artiflces dont nous parlerons plus lard).

Il en résulte que, pour constituer une machine dynamo-électrique à courants alternatifs, il est nécessaire d'employer deux machines : la première, qu'on appelle excitatrice, induisante ou

amorçante (le nom d'excitatrice tend aujourd'hui à prévaloir), d'un volume relativement petit, sert à exciter les électro-aimants de la seconde, qu'on nomme distributrice ^ machine à division ou machine à lumière, et qui fournit des courants alternatirs dans un ou plusieurs circuits.

Les systèmes que nous allons examiner maintenant, Lontin, Gramme et Siemens, emploient tous deux machines, une excitatrice à courant continu et une machine à division.

Machine à courants alternatifs tle M. Lontin. — C'est M. Lontin quia construit la première machine dynamo-électri-

Fig. 37. — Machine à division de M. Lontin.

que à courants alternatifs avec machine excitatrice spéciale. L'excitatrice de M. Lontin est la machine à courants continus que nous avons décrite page 58.

Le courant de l'excitatrice arrive dans le pignon de la machine à division (fig. 37) par deux frotteurs fixés aux bornes F, F. Ce pignon tournant autour d'un axe horizontal se compose de vingt-quatre dents de fer enveloppées chacune d'une hélice en fil de cuivre traversée par le courant de l'excitatrice qui aimante chacune des dents en alternant les pôles à la circonférence extérieure.

Extérieurement au pignon mobile se trouve une couronne fixe portant aussi vingt-quatre dents fixées à Tintérieur de cette couronne, et formant ainsi une série de bobines dont toutes les extrémités des fils entourant les noyaux aboutissent à un manipulateur dont nous examinerons la fonction tout à l'heure.

En imprimant au pignon magnétique un mouvement de rotation rapide, les dents du pignon, en passant devant les bobines B, développent des courants d'induction dont le sens varie vingtquatre fois par tour. La machine à 24 bobines, tournant en marche normale à la vitesse de 360 tours par minute, il se produit 8,640 changements de polarité dans le noyau des bobines B, c'est-à-dire 8,640 courants alternativement de sens contraire, soit 144 inversions par seconde.

Les extrémités des fils des bobines B arrivent au manipulateur M, et sont fixées à des bornes m. Le manipulateur permet de combiner les bobines en les groupant, soit en tension, soit en quantité, et en nombre plus ou moins grand. On peut, à volonté, constituer 24 circuits distincts, ou disposer les 24 bobines, par séries^ sur un seul circuit, et alimenter un seul foyer puissant.

Dans cette machine Tinduit est fixe et Tinducteur mobile, comme dans la machine de Pixii multiple, avec cette différence que l'aimant mobile est remplacé par un électro-aimant qui, à poids égal, a vingt fois plus de puissance qu'un aimant permanent.

Machine de Gramme. — Dans cette machine, comme dans celle de M. Lontin qui Ta précédée, Tinduit est fixe, et les inducteurs, surexcités par une machine Gramme type d'atelier (p. 55), sont mobiles. L'inducteur (fig. 38) est constitué par un pignon magnétique formé de 8 électro-aimants droits à pôles alternés qui fournissent dans chacune des sections de rhélice induite des courants alternativement renversés.

L'induit fixe est un cylindre de fer assez long disposé comme l'anneau des machines à courant continu du même inventeur.

On voit sur le diagramme (fig. 38) que, les fils deFinduit étant fixes, on peut les associer de différentes façons. Chaque huitième de la circonférence de Fanneau est partagé en quatre sections ; les trente-deux sections ou cléments sont réunies en quatre groupes formés de sections prises quatre à quatre ; toutes les sections âf sont réunies en un premier groupe, car il suffit d'examiner la figure pour voir que toutes les sections a sont placées de la même façon par rapport aux huit pôles de l'inducteur mobile, ce qui commande leur association ; de même les sections b sont réunies

__.^- ^iM^

Fig. 38. — Diagramme de la machine Gramme à courants alternatifs.

au deuxième groupe ; les sections c, au troisième et les sections rf, au quatrième. Mais en mettant soixante-quatre sections sur l'anneau au lieu de trente-deux, bien d'autres combinaisons sont possibles.

Il n'y a, comme dans la machine à division de M. Lontin, aucun commutateur ; deux frotteurs mobiles, en forme de balais ou de brosses, appuient sur deux cercles distincts et amènent le courant de l'excitatrice au pignon mobile.

La machine est enfermée entre deux montants de fonte de fer latéraux et enveloppée par un certain nombre de planches d'aca-

jou (fig. 39) qui prolègent efficacement Fanneaii extérieur contre tous les chocs.

M. Gramme construit plusieurs modèles de machines de ce type depuis celles qui alimentent 4 bougies JablochkofT sur un

Fig. 39. — Machine Gramme à courants alternatifs.

seul circuit jusqu'aux machines employées à THippodrome qui fournissent le courant électrique à 60 bougies disposées en douze circuits de 5 bougies chacun.

Machine de Siemens. — La machine de H. Hefner von- Alteneck, construite par la maison Siemens, ce qui lui fait donner ce nom, se distingue par ce fait qu'à l'inverse des machines Lontin et Gramme, les inducteurs sont flxes et les induits mobiles.

La machine excitatrice est la machine Siemens petit modèle, représentée figure 28, page 60. Le courant de cette excitatrice est envoyé dans un inducteur formé de 32 électro-aimants fixes dis-

posés sur deux couronnes en fonle, 16 de chaque côté de Tinduil mobile (fig. 40).

L'extrémité du noyau de chacun de ces électro-aimants porle une petite plaque de fer destinée à former un épanouissement du pôle et à faciliter ainsi Finduction ; ces pôles sont alternativement de sens* contraire. Les induits se composent de 16 bobines plates fixées sur un plateau et tournant très rapidement dans Tes-

Fig. 40. — Macliiiie à division de Siemcas.

pace annulaire entre les deux séries d'inducteurs. Ces bobines induites ne renferment pas de noyau de fer, comme les autres systèmes ; le courant ne s'y développe donc que par le passage des spires des hélices dans le champ magnétique des inducteurs, et non pas par des surexcitations magnétiques et des interversions de polarité de leurs noyaux.

Les bobines sont préalablement groupées de la façon qui convient le mieux aux effets qu'on a en vue, et les courants sont

recueillis à Taide de balais qui viennent frotter sur des collecteurs reliés aux extrémités des fils des bobines induites. La machine à 16 bobines du type que nous venons de décrire est divisée en deux circuits pouvant alimenter chacun 10 lampes diiîérentielles de Siemens. Il suffit pour cela de trois fils partant de la machine, car l'un d'eux, le fil de retour^ peut être commun aux deux circuits.

Machine Lambotte-Lachaussée. — Dans ce générateur, les inducteurs sont mobiles et les bobines induites fixes, comme dans la machine Lontin. Les fornies des inducteurs et des induits rappellent celles des machines Siemens, seulement les bobines induites fixes renferment un noyau de fer; elles sont facilement démontables, ce qui permet leur remplacement rapide en cas d'avarie. Un manipulateur analogue à celui de M. Lontin permet de grouper les bobines suivant le nombre de foyers el de circuits à alimenter. A l'Exposition, la machine produisait le courant nécessaire aux lampes-soleil éclairant la galerie de tableaux. On pourrait surtout, au point de vue pratique, reprocher à cette machine le ronflement insupportable résultant de la forme même des parties mobiles. Les inducteurs sont excités par une petite machine Gramme séparée.

Machines diverses. — M. Jablochkoff a exposé une machine à courants alternatifs à inducteurs mobiles, de forme hélicoïdale, et à induits fixes, disposés en cercle autour des inducteurs et fermés par des barreaux de fer doux entourés de fil.

Dans la section autrichienne, ^,Kremenecky avait aussi exposé une machine à courants alternatifs à bobines induites fixes sans fer et à inducteurs mobiles, excités par une machine spéciale. Ost encore une disposition renversée de la machine Siemens.

En signalant la machine Hopkimon-Muirhead et celle de M. A, Gérard^ qui ne présentent pas d'ailleurs une grande importance pratique, nous aurons passé en revue toutes les machines alternatives qui Gguraient à l'Exposition d'électricité. Cette disette relative montre que les études et les travaux ne portent surtout que du côté des machines à courants continus, les seules d'ailleurs

Hospitalier. — Électricité. 2* édition. 6

qui permettent de réaliser complètement des distributions d'électricité.

e, — Machines auto-excilatrices.

Toutes les machines dynamo-électriques à courant*; alternatifs que nous venons d'examiner jusqu'ici, nécessitent, comme nous l'avons vu, l'emploi de deux machines, l'excitatrice et la machine proprement dite.

On désigne sous le nom à' auto-excitatrices^ toutes les machines dans lesquelles on supprime Texcitatrice, sinon totalement, du moins comme machine distincte et séparée. L'avantage de cette disposition réside dans une simplicité plus grande de la transmission, une certaine simplification dans le mécanisme et une économie de prix d'achat.

Machine de Wilde. — La première machine à coura n ts alternatifs de cette nature a été imaginée par Wilde dès 1867 ; délaissée pendant quelques années, elle est employée aujourd'hui pour les bougies électriques du même inventeur.

La machine de Wilde auto-excitatrice a l'aspect extérieur de la machine Siemens à courants alternatifs, moins l'épanouissement des extrémités polaires des inducteurs, et les noyaux de fer qui garnissent les bobines induites dans le système de Wilde. Pour exciter les inducteurs', M. Wilde emploie le courant fourni par une partie des bobines induites^ après l'avoir fait passer dans un commutateur redresseur convenablement approprié.

Les autres bobines sont reliées à un collecteur analogue à celui de la machine Siemens. La machine Wilde est donc autoexcitatrice, en ce sens que les inducteurs sont alimentés sans l'emplai d'une machine séparée.

On a donc à la fois une machine dynamo-électrique à courant direct et une machine dynamo-électrique à courants alternatifs sur le même axe.

Machine de M. Gramme. — En 1879, M. Gramme a construit une machine auto-excitatrice un peu différente. Elle se compose en réalité de deux machines distinctes, mais montées

I^, IlosriTALiKn.