AVANT-PROPOS

Après avoir exposé dans le premier volume de cet ouvrage la théorie de l'électricité et les modes de production de cet agent, l'auteur développe dans cette seconde partie les applications industrielles basées sur les effets mécaniques^ lumineux^ calorifiques ou chimiques du courant^ y compris la télégraphie et la téléphonie qui empruntent les propriétés mécaniques de Vélectricité, Il débute par une description des canalisations et des distributions qui forment le lien entre les appareils qui engendrent la puissance électrique et ceux qui l'utilisent.

L'art de VElectrotechnique a eu le privilège d'exciter Vimagi^ nation des inventeurs au point que les solutions données aux problèmes pratiques ont surgi avec une fécondité surprenante dans ces dernières années^ ainsi qu'on peut s'en rendre compte en visitant les installations électriques et en feuilletant les revues spéciales et les recueils de brevets.

La préoccupation de l'auteur a été de chercher à dégager .^ au milieu de cette richesse d'informations ^ des préceptes généraux destinés à guider les ingénieurs. Une fois les règles fixées^ il en a montré l'application à des exemples existants. Fidèle à la méthode adoptée dans le premier volume .^ il a, chaque fois que Voccasion s'en est offerte , indiqué la voie à suivre dans la conception des projets d'installations^ ne dédaignant pas Centrer dans des détails de devis dont l'utilité sera appréciée par les personnes vouées à l'étude des questions industrielles.

DISTRIBUTION DE TÉNERGIE

ÉLECTRIQUE

CONDUCTEURS

473. — Circuits électriques. Retour par la terre. Division. — Les canalisations électriques servent à relier les générateurs qui produisent le courant aux récepteurs, tels que les lampes et les moteurs, qui Tutiliscnt. Il est donc logique, après avoir décrit les générateurs et les transformateurs électriques, de passer en revue les canalisations avant d'aborder rétude des récepteurs.

Un générateur est généralement relié à un récepteur par deux conducteurs soutenus par Tintermédiaire de corps isolants destinés à éviter les déperditions du flux électrique. Parfois, cependant, on n'emploie qu'un seul conducteur spécial isolé, la seconde connexion entre les appareils étant établie par une conduite métallique existante. Dans les villes, les conduites d'eau, par exemple, ont souvent des joints matés au plomb qui assurent à l'ensemble des tuyaux une conductibilité suffisante pour ceitaines applications

2 DISTRIBUTION DE l/ÉNERGIE ÉLECTRIQUE.

spéciales. Il n'en est pas de même des conduites de gaz dont les joints renferment ordinairement des matières mauvaises conductrices.

Dans les applications télégraphiques et téléphoniques, les circuits électriques sont ordinairement complétés de cette manière. Lorsqu'il n'existe pas de conduites métalliques entre les postes de transmission et de réception, on établit un retour par la terre , c'est à dire qu'on fait communiquer le générateur et le récepteur avec le sol par des tuyaux ou des plaques métalliques enfouis dans la terre humide ou immergés dans l'eau, et tout se passe alors comme si la terre servait de conducteur de retour; en effet, le potentiel du sol étant sensiblement le même aux deux extrémités de la ligne, le résultat est le même que si ces extrémités communiquaient directement.

Ce procédé peut suFHre avec les courants faibles, mais il n'est guère admissible lorsqu'on a affaire aux courants intenses employés dans les applications industrielles de rélectriciié. La variabilité de la résistance au contact des plaques de terre et du sol, due particulièrement aux phénomènes d'électrolyse qui se produisent à la surface des plaques, apporterait dans ces courants. des perturbations inadmissibles.

Dans certains systèmes de traction électrique, le générateur fixe communique avec le moteur, porté par le véhicule, à l'aide d'un conducteur isolé, d'une part, et des rails, d'autre part. Dans ce cas, pour diminuer la résistance du circuit, on relie les rails aux conduites métalliques voisines. On peut, dans le même but, les mettre en relation par des plaques de terre avec des puits, attendu que ceux-ci communiquent entr'eux par des nappes aquifères souterraines.

Ce procédé permet d'économiser un conducteur de retour, mais il nuit aux communications téléphoniques lorsque ces dernières, au lieu de se faire par double hl, emploient également le retour par la terre. Il se produit, en effet, entre les conducteurs qui prennent terre dans le voisinage les uns des autres, des dérivations de courant susceptibles d'cmpccher ou de gcner l'audition téléphonique.

CONDUCTEURS. i

Le retour pair la terre présente parfois certains dangers. Lorsqu'une personne reposant sur le sol humide touche le conducteur isolé, il se forme à travers son corps une dérivation de courant qui, dans le cas où le conducteur est à un potentiel très élevé, peut occasionner des accidents graves.

Lorsque le circuit est parcouru par des courants alternatifs, on constate , dans un cas semblable, une succession de décharges qui ont une action spéciale sur le système nerveux. Le retour par la terre ou par un conducteur non isolé a,, en outre, Tinconvénient de favoriser les courts-circuits.

Lés canalisations électriques se partagent en deux classes : les canalisations aériennes et les canalisations souterraines. Les premières comportent des conducteurs fixés sur des supports en bois ou en fer par l'intermédiaire d'isolateurs. Les canalisations souterraines présentent des conducteurs supportés dans des caniveaux ou des égouts, ou simplement enfouis dans le sol.

Le cuivre et les alliages de cuivre soht'à peu près exclusivement employés dans les canalisations destinées aux applications industrielles de Télectricité. Dans les lignes aériennes utilisées pour la téléjgraphîe, on fait cependant encore usage de fil. de fer ou d'acier galvanisé , en vue de restreindre la dépense de premier établissement.

Dans les lignes souterraines, on se sert de cuivre, dont la résistance spécifique ne doit guère dépasser 1,654 microhm cm à la température de o^ C. On exprime souvent la conductibilité du cuivre par rapport à celle d'un étalon qualifié de cuivre pur et établi par Matthiessen à une époque où la préparation industrielle de ce métal laissait à désirer. On trouve actuellement des cuivres ayant io5 pour 100 de la conductibilité de Tétalon Matthiessen. Pour éviter toute ambiguïté, le mieux est d'exprimer, dans les cahiers des charges, la résistance spécifique du métal en ohms-cm.

.474. — Section à donner aux conducteurs. Condition de sécurité. — La section à donner aux conducteurs qui transportent l'énergie électrique d'une station génératrice à des appareils récepteurs est définie par trois conditions distinctes.

4 DismiecTios dc i. cxcrgic cLEcnuQCi:.

La section doit être suffisante pour éviter que réchauffement dû à Teffet Joule ne soit de nature à compromettre la solidité des conducteurs s^ils ont à supporter des efforts de traction, comme c*est le cas pour les fils aériens, ou à détériorer la gaine isolante dont les conducteurs peuvent être recouverts.

En deuxième lieu, il convient d*examiner la question au point de vue économique, en tenant compte du coût des conduaeurs et du prix de Ténergie perdue en chaleur.

Enfin, lorsque plusieurs récepteurs sont échelonnés en dérivation sur les conducteurs, la tension à laquelle ces appareils sont soumis ne peut varier au delà d*une certaine limite d'un appareil à Tautre, ce qui détermine la chute de potentiel admissible entre les récep» tcurs extrêmes.

Examinons d'abord la question de réchauffement. Les conducteurs traversés par le courant tendent à se refroidir par rayonnement et par conductibilité, éléments qui varient avec la nature, la forme, la section et Tétat de la surface des conducteurs , ainsi qu'avec les isolants et les revêtements protecteurs employés. Le calcul de la température de régime est généralement très complexe et donne lieu à beaucoup d'incertitude. C'est pourquoi on préfère relever empiriquement la température acquise par les conducteurs soumis à des courants déterminés.

M. Kennely a fait, dans le laboratoire de M. Edison, un grand nombre d'essais en vue de déterminer réchauffement des conducteurs aériens, ainsi que des conducteurs recouverts de coton et enfermés dans des moulures en bois , comme c'est généralement le cas pour les fils qui sont posés à l'intérieur des habitations.

i« Fils nus suspendus à Vair libre. Des conducteurs en cuivre, de diamètres variant entre 0,2 cm et 2,4 cm, ont été librement suspendus comme les fils aériens et soumis à des courants d'intensités croissantes. Pour chaque intensité, la température de régime était atteinte à 3 pour 100 près en une dizaine de minutes. On mesurait cette température par l'observation de l'accroissement de résistance électrique du métal. On a relevé ainsi les données con« tenues dans le tableau ci-après.

CONDUCTEURS

Intensités minima, en ampères, capables d'élever la température des fils aériens en cuivre nu de 5<», /o^, 20^ et 40^ dans l'air calme. (Résistance spécifique du cuivre : j,654 microhm-cm à 0° C.)

DIAMETRES EN CM.

FIL POLI

FIL POLI

FIL NOIRCI

FIL POLI

FIL NOIRCI

FIL POLI

FIL NOIRCI

io5

IQO

iq6

5oi

3io

I 3oo

2® Fils de cuivre isolés^ posés dans des moulures en bois à Vintérieur des habitations. Les essais ont porté sur des fils ayant de o,3 à 1,1 3 cm de diamètre. L'élévation maxima de température admise a été déduite de la règle recommandée par V Institution of Electrical Engineers de Londres, suivant laquelle la température ne doit pas s'élever à plus de 41^7 C au-dessus de la température ambiante, lorsque le courant atteint une intensité double de l'intensité normale. Il en résulte que, comme les échauffements sont sensiblement proportionnels au carré des intensités, le courant normal ne doit pas amener dans le fil une élévation de température supérieure à 1004 C.

La limite supérieure des intensités et la limite inférieure des diamètres répondant à cette condition sont données par les formules suivantes, tirées des résultats d'expériences.

lamp. =:= 4,375 d^l^mm dmm = 0,374 I^amp.

Le tableau suivant a été calculé d'après cette double formule. Il montre qu'on ne peut pas fixer, comme on l'a fait par erreur, une

DISTRIBUTION DE L ENERGIE ELECTRIQUE

densité de courant uniforme pour les fils de divers diamètres. Il fait ressortir en outre qu'il est économique de subdiviser les, conducteurs destinés au transport des courants intenses, en vue d'accroître la surface de rayonnement.