REMARQUE

6 Décembre.

27 600 ohms

910 ohms

Mc.siiro faite après l'iiivorâion.

24 Décembre.

Meiiurc faite après l'inversion.

9 Janvier . . .

TRACT. ÉLBCT.

iU TRACTION ÉLECTRIQUE

Les résistances élevées étaient mesurées avec un voitmètre Weston, et les petites résistances avec un ampèremètre spécial. On employa aussi ensemble ces deux appareils.

Ces quelques chiffres font ressortir Timporlance des pertes d'énergie, plus ou moins grandes et qui dépendent d'un isolement plus ou moins élevé.

Maintenant que nous avons étudié les conditions d'établissement des lignes de tramways électriques, nous allons examiner les perturbations d'ordres divers qu'elles peuvent occasionner. Ces perturbations sont celles dues aux effets électrolytiques, ensuite viennent celles occasionnées aux lignes téléphoniques, et, enfin, d'autres moins connues, sur les appareils électriques de mesure et de contrôle.

Perturbations diverses occasionnées par les tramways électriques. — A. Effets destructeurs de rélectrolyse. — Moyens préconisés pour les réduire. — En utilisant les rails comme conducteurs de retour, il arrive, quelles que soient les précautions prises, qu'une certaine partie du courant de retour est dérivée sur les conduits métalliques à gaz et à eau. Les effets d'électrolyse peuvent être produits par deux catégories de courant : V par ceux qui prennent naissance dès que la différence de potentiel entre deux points dépasse la force contre-électromotrice de polarisation : il naît alors un courant permanent entre la voie de retour et le sol; comme nous le verrons plus loin, les actions électrolytes sont dangereuses dès que cette différence dépasse 4 à 5 volts ; 2° par des courants dérivés directs, quand le courant de retour trouve un chemin plus facile que celui des rails, c'est-à-dire quand la section des rails est trop faible par rapport à la densité du courant et qu'il y a ainsi des pertes à la terre.

Ces actions électrolytiques produisent des désordres graves sur les conduits métalliques environnant la voie du tramway, ce qui oblige les Compagnies exploitantes à payer de fortes indemnités aux intéressés. On s'est demandé q;i?l3 seraient les moyens à employer pour arriver à diminuer ou annuler ces effets. Cette question a été étudiée par

M. Polier dans un remarquable rapport (*). Deux méthodes principales ont été préconisées : 1* utilisation de la propriété du courant de ne pas ronger les cathodes ; 2° réduction de la différence de potentiel dangereuse.

Première méthode. — Soit une voie RR' {fig. 75) ; supposons que le courant aille de R en R\ et soit TT' un tuyau métallique qu'il s'agit de protéger contre l'action destructrice des courants parasitaires.

Bai]

Tuyau métallique Fio. 73.

Si l'on relie R' à T par un fil métallique, le tuyau TT' recevra le courant total qui y produira des dépôts réducteurs ou alcalins sans danger pour sa conservation : l'oxydation, au contraire, se produira sur le rail et principalement au point R.

Mais, pour que cela soit vrai, il faut que les trois conditions suivantes soient remplies : 1" le tuyau TT' doit être un circuit continu et très conducteur^ sinon les effets électrolytiques s'y produiront rapidement ; 2° il faut que le tuyau TT' soit d'une longueur convenable pour que la différence de potentiel entre les points T et T' ne dépasse pas 5 volts ; 3" il ne doit pas être possible que le courant, provenant directement du fil de travail, emprunte le conducteur métallique TT' pour retourner à la station centrale ou môme aux rails.

Remarquons que, ces conditions étant remplies, l'électrolyse de première catégorie sera évitée ; mais, s'il y a des pertes à la terre (électrolyse de deuxième catégorie), cette disposition ne supprimera pas les effets destructeurs. Disons, en passant, que l'on a proposé, pour réduire Télectrolyse, de

(*) Société Internationale des ÈlectncienSy mai 4893.

mettre alternativement les deux pôles aux rails : c'est retarder Taction destructrice, mais ce n'est pas Véviter.

Del'xième méthode. — Elle consiste à réduire la diflférence de potentiel, entre les deux points extrêmes de la voie, à sa plus petite valeur.

Cherchons quelle doit être cette différence de potentiel aux extrémités, sur 1 kilomètre de voie double, avec deux voitures en circulation, consommant chacune 20 ampères, qui est un chiffre très moyen.

La résistance électrique de 1 kilomètre de voie double, avec des rails de 40 kilogrammes, est de 0,007 ohm. On aura donc une perte de :

Si Ton suppose une ligne de 10 kilomètres, avec le même trafic par kilomètre, on aura 10 fois plus de voitures, et la perte sera, en supposant la station centrale placée à Tune des extrémités :

10 X 10X0,14 = 14 volts.

Cette perte de 14 volts est trop importante. On voit immédiatement que, pour ramener cette perte dans les limites admises de 5 à 7 volts (décision du Board of Trade de Londres), il faudrait doubler la voie avec un conducteur dont la résistance serait la moitié de celle de la voie, soit par kilomètre 0,0035 ohm : ce qui conduit à un câble de cuivre d'une section de 50 millimètres carrés, pesant 45 kilogrammes au mètre courant, soit 450 tonnes de cuivre pour arriver au résultat demandé.

Méthodes pour réduire les effets électrolytiques.

— M. Potier, dans son étude, examine un premier procédé [fig, 76) qui consiste, en prenant une ligne de 10 kilomètres, à la diviser en dix sections de 1 kilomètre chacune et de relier chaque section à la station par un fil de résis-

liki^M^.

LIGNE AÉRIENNE l PERTURBATIONS DIVERSES

il?

tance R, la même pour tous. Ce moyen est une demi-solution, car le calcul donne 30 tonnes de cuivre à mettre en terre, pour l'exemple considéré. M. Parnham, dans le même

\Hdiib

Fio. 76.

ordre d'idées, a proposé de placer un conducteur unique le long de la voie et de relier la voie à celui-ci, en faisant aussi des sections d'égale longueur {fig. 77).

Hitil

Fio. 77.

Un deuxième procédé a été proposé : c'est d'intercaler un survolteur qui relève la tension à l'extrémité de la ligne. On peut, du reste, combiner ces deux procédés.

Enfin, un troisième procédé peut être appliqué : c'est celui de la distribution à trois fils, emprunté à la distribution d'énergie pour l'éclairage électrique : M. Lauriol a été l'un des premiers à proposer ce système qui, croyons-nous, a été appliqué en Amérique : la voie remplit le rôle de fil neutre.

Bail : fil neutre

Fio. 78.

et n'est parcourue que par la diflférence des intensités existant sur les deux fils. La disposition est celle de la figure 78. Ce système permet d'annuler complètement les effets d'électrolyse : il a seulement l'inconvénient de compliquer

un peu les tableaux de distribution et la marche à Tusine; mais, étant donné le résultat atteint, cela est de bien peu d'importance.

Quoi qu'il en soit, les effets d'élcctrolyse sont difficiles à éviter; c'est ce qui résulte d'un rapport de M. Forham, où il est dit que :

1* Tous les tramways à trolley unique donnent lieu à des effets d'électrolyse et, par conséquent, à une attaque des tuyaux et câbles placés dans leur voisinage immédiat;

2"* Une fraction de volts de différence, entre les tuyaux et la

terre humide environnante, suffit pour occasionner l'attaque ;

3° L'assemblage électrique des rails et l'établissement

d'un conducteur de retour, à forte section, sont des moyens

insuffisants pour annuler le danger ;

4"* Il est de môme inutile et coûteux de munir les tuyaux à protéger de grandes plaques de terre, car la surface d'attaque est trop considérable ;

5** Un isolement, même soigné, des câbles et tuyaux, au moyen de brai, ne les préserve en rien des actions électrolytiques; il n'est pas plus utile de chercher à interrompre leur continuité électrique au moyen de joints mauvais conducteurs ;

6® Il est préférable de relier le pôle positif de la dynamo au fil de travail ; le sens du courant ainsi déterminé est moins préjudiciable à la bonne conservation des tuyaux ;

7® Le procédé qui a donné les meilleurs résultats consiste à relier l'autre pôle de la dynamo à un fort conducteur relié tous les 30 mètres aux rails et aux tuyaux menacés. Il est bon d'employer un conducteur séparé pour chaque groupe de tuyaux à protéger, mais il n'est pas du tout suffisant d'établir une simple liaison à l'usine entre ces tuyaux et les dynamos ;

8® Les jonctions entre les tuyaux et les rails doivent être l'objet d'une surveillance active, et des mesures électriques fréquentes doivent être prises pour s'assurer de l'équilibre de potentiel entre les tuyaux à protéger et les corps environnants.

Au Congrès international des Électriciens de Genève,

M. Ernest Gérard, au nom de la Commission spécialement désignée pour étudier les perturbations téléphoniques dues aux courants industriels et, en particulier, produits par les tramways électriques, donne les conclusions suivantes :

1** Les réseaux téléphoniques peuvent ^tre efficacement protégés contre les perturbations, dues aux courants industriels, par la suppression du retour par la terre et l'emploi d'une double ligne ;

2^ Les circuits industriels, qui transportent des courants plusieurs millions de fois plus intenses que les courants •téléphoniques, doivent être établis dans les meilleures conditions d'isolement et de compensation, pour réduire les fuites et les effets d'induction au minimum ;

S** Partout où une partie du circuit industriel à courant continu est à la terre, comme pour le cas des tramways et chemins de fer électriques, on doit, dans la mesure du possible, recourir aux mesures spéciales suivantes pour réduire les perturbations téléphoniques :

a) Bon isolement de la ligne de prise de courant et de toutes les parties électriquement en contact avec elle ;

b) Câbles de retour isolés depuis les points les plus chargés du réseau et éventuellement reliés à des survolteurs ;

c) Eclissages soignés, liaisons transversales entre les rails, fil spécial de retour ;

d) Chercher à éviter dans la construction du moteur toute disposition tendant à produire une ondulation du courant;

4* Dans le cas de croisement aérien des lignes téléphoniques et des circuits industriels, l'adaptation de plombs fusibles dans les lignes téléphoniques suffit lorsque la tension des courants industriels est inférieure à 750 volts. Dans le cas de tension supérieure, l'emploi des dispositifs de garde d'une efficacité absolue et avec liaison à la terre est indispensable.

Nous terminerons l'examen de cette si importante question par les conclusions du remarquable rapport de M. Potier dont nous avons parlé plus haut, et nous donnons ci-dessous ces conclusions dans leur intégralité :

« Il résulte de ces considérations que, lors même qu'un

réseau de tramway, avec retour par les rails, s'étendrait à 10 kilomètres de Tusine centrale et serait le siège d'un trafic assez intense pour demander deux voitures par kilomètre, ce qui correspond à un total de plus d'un million de voitures-kilomètres par an pour chaque ligne, il sera possible de ne rien avoir à redouter des actions électrolytiques, mais au prix de sacrifices notables, si Ton conserve la limite de 500 volts actuellement en usage et qui entraîne une consommation de 20 ampères par voiture. L'importance de ces sacrifices peut-elle être diminuée?

« On a fait remarquer que ces artifices ne dispensent pas de relier, avec soin, les rails entre eux, à moins que le sectionnement ne soit poussé très loin ; il est, dès lors, logique de se demander pourquoi l'on ne profiterait pas de la conductibilité ainsi acquise à grands frais et qui n'est utilisée que dans le système à trois fils. Or, la résistance d'une voie double, en rails de 40 kilogrammes par mètre, bien établie, n'étant que 0,007 ohm, il en résulte qu'on peut, sur une ligne de 5 kilomètres, avec des voitures également espacées, faire passer un courant de 200 ampères, correspondant à dix voitures, sans dépasser :

200 X 2,5 X 0,007 = 3,o volts

de différence de potentiel entre les deux extrémités. Par conséquent, pour toute ligne ne s'éloignant pas plus de 5 kilomètres de la génératrice, une ligne bien soignée est suffisante,

« D'un autre côté, il ne paraît pas économique, dans les conditions actuelles, de faire, à plus de 5 kilomètres, un transport d'énergie à 500 volts ; si donc, on a des raisons de ne pas employer les .trois fils (ce qui est une manière d'opérer sous 1.000 volts), la solution préférable consistera à établir une (ou plusieurs suivant la longueur) sous-station de transformation aussi voisine que possible de la voie et desservant, de chaque côté, une longueur de 5 kilomètres au plus. Les fils de trolley étant déjà, sur beaucoup de lignes, divisés en sections, isolées les unes des autres, il n'y a pas

LIGNE AÉRIENNE : PERTURBATIONS DIVERSES 12l

à craindre de courants envoyés dans une génératrice par une autre. Les avantages des sous-stations paraissent évidents ; la dépense d'énergie qu'elles entraînent est inférieure à la perte de 16 pour cent admise plus haut ; les fils qui y amèneront le courant à haute tension ne seront pas plus coûteux que les feeders actuels ; on économise toute la masse de cuivre que les autres procédés exigent et dont Tamortissement pèse lourdement surTexploitation des lignes à courtes concessions. »

Règlement du Board of Trade pour prévenir les effets d^électrolyse, — Pour prévenir et réglementer les effets destructeurs dus à Télectrolyse sur les lignes de tramways électriques, le Board of Trade de Londres (bureau de contrôle) a édicté le règlement suivant :

1* L'un des conducteurs, dit la ligne, doit être convenablement isolé. L'autre, dit le retour, peut être isolé ou non sur toute ou partie de sa longueur, conformément aux prescriptions suivantes :

Tout conducteur non isolé formant partie d'un retour doit être relié aux rails tous les 30 mètres, par des fils de cuivre ayant au moins 107 millimètres carrés de section, ou par une communication de même conductibilité.

Toute partie d'un retour non isolée doit être reliée à la barre négative de la station génératrice : ces raccords avec les génératrices doivent être faits par l'intermédiaire d'ampèremètres appropriés.

Lorsque les rails font partie du retour, ils doivent être reliés entre eux, au moins tous les 30 mètres, de façon à pouvoir supporter, sans échauffement appréciable, un courant de 100 ampères. Ils doivent être reliés au pôle négatif des génératrices. Lorsque le retour n'est pas isolé en tout ou partie, la Compagnie devra tenir note sur un registre et jour par jour, des différences de potentiel constatées, pendant le service et au moment de la plus forte charge, entre le point le plus éloigné et le plus rapproché de la station. Si, à un moment quelconque, cette différence dépasse 7 volts, la Com-

pagnie devra prendre immédiatement des mesures pour la ramener au-dessous de celte limite.

Toute ligne de retour isolée doit être établie par sections, et des interrupteurs disposés aux stations ou à proximité doivent permettre d'isoler les sections pour localiser rapidement les défauts.

La résistance d'isolement de tout conducteur ne doit pas descendre au-dessous de 16 mégohms par kilomètre : elle sera vérifiée au moins une fois par mois.

Le courant de perte sera mesuré chaque jour avant et après les heures de service à la tension normale et inscrit sur le registre. Si la valeur de ce courant indique un défaut, on devra immédiatement prendre des mesures pour localiser celui-ci et le faire disparaître.

La Compagnie doit, autant que le permettra son système d'exploitation, tenir un registre contenant les indications spécifiées ci-dessous; ce registre devra être conservé au moins pendant une période de douze mois et communiqué au Board of Trade, chaque fois que celui-ci en fera la demande.

A. Indications journalières, — 1° Numéros des trains en service ; — 2° courant maximum de travail ; — 3** tension maximade travail; — 4° courant maximum des rails aux génératrices ; — 5° courant maximum de la terre aux génératrices ; — 6** courant de perte ; — T chute de potentiel dans le conducteur de retour.

B. bidications mensuelles, — 1** Différence de potentiel maxima entre les rails et la terre ; — 2** résistance d'isolement des conducteurs.

C. l7idications accidentelles, — 1° Localisation et suppression des défauts, avec le temps employé à ce travail ; — 2* compte rendu de tout événement anormal, concernant le service électrique du tramway ou du chemin de fer électrique.

B. Perturbations sur les lignes téléphoniques. — Ces perturbations forment la deuxième catégorie des troubles occasionnés par les tramways électriques. Leurs effets sont très gênants et ont des causes encore peu connues.

M. du Riche-Preller s'est posé le problème de la façon suivante : il a cherché à déterminer sur des réseaux existants :

1° Si le type de construction aérienne de la ligne a une influence sur les distributions téléphoniques ;

2* Si ce sont les effets d'induction, dus aux fuites ou aux courants dérivés, ou à d'autres causes, qui produisent ces perturbations.

Les recherches ont porté sur les réseaux aériens des tramways suivants: Baie, — Genève, — Le Havre, — Marseille, — Mulhouse, — Zurich.

Les observations sont consignées dans le tableau suivant :

■fi