EN KG

PAR MM^

GUEUR, EN OHMS A O" C.

PAR KM

Cuivre pur

Bronze de haute conductibilité

pour éclairage électrique . .

Id.

Bronze télét;raphique ....

Id.

Bronze téléphonique ....

Id.

Vi:r au bois

JO

Acier Bessemer

Id.

Soit à construire une ligne aérienne, composée d'un certain nombre de fils dont la section et la nature sont connues et déterminccs par des condiiions électriques et mécaniques. On s'impose gcncralement aussi la hauteur des supports. Connaissant ces éléments, on peut calculer :

1° La tension à adopter au moment de la pose, en tenant compte de la nature des conducteurs, de leur section et de la température. Il faut que, parles plus grands froids, la tension ne puisse atteindre sa valeur limite. Sur les plateaux exposés , le givre s'accumule autour des fils pendant l'hiver et décuple parfois le poids des lignes, ce qui conduit à rédL^ire la tension des fils au moment de la pose.

2<* La portée normale en ligne droite. Si l'on se donne la hauteur minima des fils au-dessus du sol , le nombre des fils, leur écartement et la hauteur des poteaux, on en déduit la flèche permise et partant la portée.

On a, en effet,

/= g-Y' d'où a

a étant la portée, p le poids du fil par unité de longueur et T la tension. Il est bon de prévoir, dans le calcul, la place pour quelques fils supplémentaires.

On pourrait renverser le problème en se donnant la portée et calculer la flèche et la hauteur des supports.

L'écartement des fils d'une même ligne varie de 3o à 5o cm. Les portées normales, réduites à 5o m avec les gros fils de bronze de haute conductibilité, atteignent 80 à 100 m avec les fils télégraphiques en fer et en bronze et vont jusque 3oo mètres et au delà avec les conducteurs téléphoniques en bronze de grande ténacité.

Dans les courbes, on ne peut généralement pas conserver la portée normale , parce que l'effort de renversement exercé sur les poteaux croît rapidement quand le rayon de la couirbe diminue. En outre, le long des chaussées , les fils pourraient gcner la circulation. On emploie ordinairement dans les courbes les poteaux assemblés, §5i8.

Représentons par AB et BC les deux portées successives, par BE et BF les tensions T exercées des deux côtés du support B et

CANALISATIONS ELECTRIQUES.

par BG la résultante F. Comme le triangle isocèle BFG est semblable à BOC , on a , en désignant par r le rayon de la courbe et par a la portée,

condition qui donne la portée limite à adopter.

Fig. 309.

L'effort auquel peut résister un poteau encastré à la base se détermine en égalant le moment fléchissant dû à celte force au moment résistant au point d'encastrement. Avec les bois résineux, la décroissance de la section est telle que, si la condition précédente est satisfaite pour la section d'encastrement , elle Test également pour toute autre section au dessus du sol.

Soient F l'effort, h son bras de levier par rapport au sol, Rie coefficient de résistance ou l'effort limite admis (600 kg par cm^ pour le sapin) , d la distance de la iîbre la plus fatiguée à la ligne des fibres invariables et I le moment d'inertie de la section ; la

condition susdite est ¥h =

RI

Deux poteaux Jumelles résistent comme si Tintervallc qui les sépare était plein.

Dans l'étude du tracé d'une ligne, différentes considérations entrent en jeu. A moins que des tensions électriques dangereuses ne portent à éloigner les fils autant que possible des voies fréquentées, on cherche à suivre les chemins de fer ou les chaussées, afin de faciliter la construction, la surveillance et l'entretien de la ligne. Les matériaux peuvent alors être amenés aisément à pied d'œuvre

et rinspection se fait rapidement par un agent circulant dans le fourgon d'un train ou dans une voiture publique. On préfère les routes abritées aux routes découvertes en vue d'éviter le vent et le givre qui constituent les grands ennemis des lignes aériennes. Lorsque les routes décrivent des lacets nombreux, on peut éviter les détours en plantant quelques supports dans les terrains avoisinants. Si le chemin traverse une vallée profonde , il est possible de réaliser une économie de pose sérieuse en reliant les deux crêtes par une seule portée et en donnant au fil une flèche considérable de manière à ne pas exagérer sa tension.

Pour calculer la portée limite d'un fil, rappelons que la tension aux points d'appui est donnée par, § 5 20,

T^ = T+Pf=^+Pj' (I)

La tension T^ décroit quand f augmente jusqu'à une valeur définie par la condition

^j- = o, d'où a^ = SP;

c'est à dire que le minimum correspond à une flèche égale au tiers environ de la portée. En introduisant cette valeur dans Téquation ( i ) , il vient

^ 3ap . ap ap „ , 24 T/,

Soit un fil de bronze téléphonique de i mm de diamètre, dont la tension limite est voisine de ''- = i5 kg à 10° C et le poids par mètre 0,007 kg. En remplaçant, on a

Pratiquement, on a fait des portées d'un kilomètre qui ont parfaitement résisté.

Il ne faut pas perdre de vue que ces grandes portées rendent les réparations difficiles en cas de bris du fil ; elles ne sont pas possibles s'il y a plusieurs fils de ligne exposés à se mélanger lorsqu'ils sont ballotés par le vent.

Les poteaux doivent autant que possible être plantés sur les points

culminants pour éloigner les fils du sol. La hauteur minima des fils côtoyant les routes est de 3 m.. Cette hauteur est portée à 4,5 m lorsque la ligne surplombe ou traverse la chaussée, ou lorsque des chariots chargés de céréales doivent passer de la route dans les champs voisins. Le long des chemins plantés d'arbres, les poteaux doivent être placés sur les talus extérieurs en vue d'éviter les contacts des fils avec les branches.

Dans les villes, les hauteurs minima sont de 6 m et plus, suivant les règlements locaux. Les fils y sont souvent attachés à des potelets ou à des charpentes métalliques fixées aux maisons. Il faut éviter que les vibrations des fils ne se communiquent aux charpentes des toits, sinon elles occasionnent un bruit très désagréable. Les sourdines peuvent consister en fils de plomb, de 2à3 mm de diamètre, enroulés en spires serrées sur le conducteur, de chaque côté de l'isolateur, sur une longueur de 40 à 5o cm. Le plomb couvrant ainsi un ventre de vibrations empêche celles-ci de se transmettre. Un autre moyen est de fixer à l'isolateur deux bouts de chaîne auxquels on relie les deux tronçons de la ligne dont la continuité est assurée par un fil de cuivre souple contournant l'isolateur. Les maillons de la chaîne interceptent les vibrations.

Aux traversées des voies navigables , les conducteurs doivent être exhaussés à 1 8 m pour permettre le passage des mâts des bateaux. Souvent on préfère arrêter la ligne aérienne et y raccorder un câble immergé dans le cours d'eau.

Lorsque les fils longent la banquette d'une voie de chemin de fer, toujours bien surveillée, la hauteur minima peut être réduite à 2 m. Elle doit atteindre 4,60 m à 5 m aux traversées de voies. Dans ce dernier cas , on recommande de croiser le chemin de fer normaleiTient à l'aide de deux poteaux d'arrêt placés en face l'un de l'autre , afin que, si les fils viennent à se briser, ils ne tombent pas sur la voie mais soient ramenés vers les supports par leur élasticité. Le plan vertical qui passe par les fils côtoyant la voie ferrée doit tomber à i,5o m au moins du rail extérieur , afin que les conducteurs ne puissent toucher les véhicules d'un train. Cette condition oblige , lorsque la ligne suit le bord convexe d'une courbe , à planter les poteaux sur le talus extérieur delà voie, sinon les portées seraient trop courtes. La traversée d'un tunnel peut se faire par des câbles. Mieux vaut l'éviter par l'établissement de lignes

aériennes contournant la montagne en longeant la route qui existe presque toujours en pareil cas.

523. — Construction d'une ligne aérienne. — Le projet d'une ligne aérienne étant effectué en ayant égard aux circonstances locales, il reste à examiner les conditions d'exécution. Les règles suivantes, adoptées dans la construction des lignes télégraphiques, s'appliquent avec quelques restrictions aux autres lignes extra-urbaines.

Les matériaux ayant été amenés à pied d'œuvrc, soit par train, soit sur chariot, suivant que la ligne longe une voie ferrée ou une route, une brigade de lo à 12 hommes procède à la plantation des poteaux. Six hommes, par exemple, creusent les fosses, deux hommes fixent les isolateurs sur les poteaux et le reste de Tatelier s'occupe de la plantation proprement dite.

Dans les terrains meubles , les poteaux de 6 m à 7,5o m sont enfouis à i,5o m, les poteaux de 8 à 10 m à 2 m et les poteaux de 12 m et au-delà à 2,5o m. Dans le roc, on se contente de trous de 0,60 m, mais on scelle les poteaux au mortier de chaux.

En terrain meuble, les trous se creusent ordinairement à la pioche et à la pelle, en poussant parallèlement à la ligne une tranchée aussi étroite que possible et qui descend en gradins à la profondeur voulue. Le poteau s'appuie ainsi dans le sens normal aux conducteurs sur des terres non remuées. Dans les terrains peu consistants, on peut aussi faire usage de tarières hélicoïdales pour creuser les trous et ramener les terres de déblai, réduites au minimum.

Le poteau ayant été dressé dajis l'orifice creusé, on le consolide à la base par de grosses pierres et Ton dame la terre de déblai par couches de 10 à i5 cm.

L'avancement d'une brigade de 12 hommes est de 3 kilomètres par jour en terrain ordinaire, à raison d'une douzaine de supports par kilomètre.

Un atelier de 6 hommes procède à la pose des conducteurs, à raison de 10 kilomètres de fil par jour. Le fil, fourni par rouleaux, est déroulé sur le sol en évitant les boucles ou coques qui se forment parfois, lorsque le fil tombe du rouleau en hélices. Dans ce cas, le conducteur se tord une fois sur lui-même sur la longueur correspondant à un tour de fil. Pour prévenir cette torsion, l'ouvrier qui avance avec le rouleau fait exécuter une révolution à ce dernier à

chaque tour déroulé. Mieux vaut mettre le fil sur une bobine qu'on fait rouler sur le sol , ou encore placer le rouleau sur un dévidoir porté par une brouette qu'on traîne dans le sens de la ligne.

A mesure que les rouleaux sont développés, les bouts de fil successifs sont ligaturés. Ces joints doivent être faits avec soin aux points de vue mécanique et électrique, car ils constituent souvent une

° ^ jf®

Fig. 3io, 3ii , 3x2 et 3i3.

partie faible des lignes. Les gros fils de fer ou d'acier peuvent être réunis par le joint à double torsade représenté dans la fig. 3io. Pour assurer la continuité électrique de la ligne, on plonge le joint tout entier dans un bain de décapage, puis dans la soudure. •

Avec les fils de bronze , plus élastiques , le joint précédent se déroulerait sous l'effort de traction. En outre, la soudure par immersion de la ligature déforcerait le métal et amènerait sa rupture ; il convient de souder en un point qui n'a pas à supporter d'effort mécanique. On peut faire la torsade en ramenant le fil en arrière comme dans la fig. 3i i , de manière que les spires tendent à se resserrer par la traction. Les bouts libres sont soudés en dehors de la ligature.

Dans tous les cas, il est possible d'appliquer le joint par manchon, d'une exécution plus simple. Un manchon du môme métal que le conducteur, fig. 3 12, est passé sur les fils qui sont plies à Texirémité. Une goutte de soudure coulée dans Torifice du manchon suffit par assurer la conductibilité. On utilise avec le bronze des soudures à base de bismuth, fondant à basse température.

Le joint Mac Intire, fig. 3i"^, comporte deux tubes brasés l'un contre l'autre et dans lesquels on introduit à frottement les bouts à réunir. Au moyen d'outils spéciaux, on tord les tubes. On obtient ainsi un contact intime avec !e conducteur, qui évite la soudure.

Les ligatures finies sur la distance d'un kilomètre, le fil est placé sur les tiges des isolateurs, à l'aide d'échelles, et fixé par un bout. L'autre bout du conducteur est tendu, à bras d'homme d'abord, puis au moyen d'une pince à mâjhoires faisant partie d'un dynamomètre à ressort, fig. 314, dont la lige mobile est reliée à une paire de

Fig. 314.

mouffles qui permettent de donner la tension choisie. Il faut avoir soin de frapper sur le fil , en plusieurs points intermédiaires, pendant qu'on le tend, sinon, par suite du frottement du fil sur les isolateurs, les portées les plus rapprochées des moufles seraient plus tendues. On fixe ensuite le conducteur sur chaque isolateur au moyen de fil à ligatures. Les dentures des mâchoires et des pinces destinées à saisir le fil de bronze doivent être appropriées au diamètre du fil; si l'on serrait un fil mince entre des mâchoires à forte denture , on le briserait.

Dans les villes , les portées sont très grandes et le déroulement des fils sur le sol gênerait la circulation. On attache, entre les supports voisins, un fil solide sur lequel on fait rouler un petit chariot, auquel est attachée Texirémiié du fil à dérouler. On peut ainsi développer successivement les divers conducteurs.

524. — Généralités. — Les canalisations souterraines peuvent être formées de conducteurs dépourvus de tout revêtement et placés sur des isolateurs, à la façon des lignes aériennes, dans une conduite ou caniveau, ou encore de conducteurs entourés d'une gaine diélectrique continue et protégés contre les outils des terrassiers et

90 CANALISATIONS ELECTRIQUES.

les tassements du sol , soit par une armature métallique posée directement sur Tenveloppe isolante, soit par une conduite résistante dans laquelle les cables sont placés.

Lorsque les conducteurs dépassent un certain diamètre, on les compose souvent de Hls de cuivre cordés, afin de leur donner de la souplesse et de leur permettre de céder aux dilatations provenant des variations de la température. Ce procédé augmente, en outre, la surface de refroidissement des fils et leur permet de supporter des densités de courant plus grandes que celles tolérées dans un conducteur unique de même section. Si IVn fait usage de barres massives de forte section, on réserve aux- joints des conducteurs plus souples en vue des dilatations. La règle généralement admise est de souder les joints des conducteurs; cependant lorsque ceux-ci présentent de larges surfaces de contact étamées , on se contente de joints plats serrés par des vis.

525. — Cas des courants alternatifs. — Un conducteur parcouru par des courants alternatifs développe autour de lui un champ magnétique variable qui peut créer, dans les masses conductrices voisines et dans Tarmature protectrice, des courants induits, aux dépens d'une fraction de Ténergie produite par la source électrique. En outre, s'il existe des circuits téléphoniques à proximité, les courants induits apportent des perturbations dans les communications échangées par ces fils.

On combat cet inconvénient en rapprochant les deux conducteurs composant le circuit parcouru par les courants alternatifs, car, de cette manière, les courants voisins de sens opposés tendent à produire des effets antagonistes dans les fils et les masses métalliques.

On parvient à éviter complètement Tinconvénient signalé en faisant usage de deux conducteurs concentriques, car dans ce cas chacun des conducteurs développe à l'extérieur du système le même champ magnétique que s'il était concentré dans l'axe commun. Il en résulte nue les lignes de force extérieures au système se neutralisent et que le champ magnétique est concentré entièrement dans l'espace annulaire isolant. On en a la preuve dans ce fait qu'un tel système n'exerce aucun effet sur une aiguille aimantée.

On se rappelle que les courants alternatifs n'ont pas la même densité dans toute la masse des conducteurs , la densité allant en décroissant de Textérieur vers Tintérieur, § 190, ce qui tend à faire substituer des tubes aux conducteurs pleins, lorsque le diamètre dépasse i à i,5 cm. Le système concentrique se prête à la combinaison de deux tubes co-axiaux. Cette disposition a, en outre, l'avantage de diminuer le danger qu'offre le contact des conducteurs, attendu qu'on ne peut toucher les deux conducteurs à la fois. M. de Ferranti a proposé de mettre le tube extérieur en communication avec la terre à Tune de ses extrémités. On peut ainsi toucher ce conducteur sans éprouver de secousse dangereuse , lors même que le conducteur intérieur est à un potentiel très élevé. Enfin la quantité de matière diélectrique nécessaire à l'isolement des deux conducteurs entr'eux est réduite au minimum dans ce dispositif.

M. Jacquin a fait des expériences en vue de déterminer la perte résultant de l'induction latérale dans le cas d'emploi de 'câbles séparés et garnis d'armatures métalliques pour les circuits traversés par des courants alternatifs. Les essais ont porté sur des câbles garnis d'une enveloppe de plomb de i mm d'épaisseur , puis sur des câbles présentant, aii dessus de l'enveloppe de plomb, une armature composée de fils de ferde 3 mm de diamètre.

Lorsque des courants alternatifs traversent des câbles semblables, il se produit des phénomènes d'induction et, dans le second cas, des phénomènes magnétiques qui absorbent une fraction de l'énergie produite par la source électrique. Si ces phénomènes n'intervenaient pas, la production d'une intensité efficace Icff dans un conducteur de résistance R ne demanderait qu'une force éleciromoirice Icff R. Mais comme les actions secondaires développent une force électromotrice antagoniste, la force électromotrice Ecff nécessaire pour entretenir le courant Igff est supérieure au produit ci-dessus. La puissance P dépensée dans le conducteur peut se mesurer à l'aide d'un wattmètre dépourvu de self-induction, § 245, en même temps qu'on évalue l'intensité efficace par un clecirodynamomètre, ce qui permet de calculer la puissance P' transformée en chaleur dans le conducteur :

P' = Peff R.

La différence P'' =: P — P' est la puissance dissipée dans l'enveloppe métallique du câble.

La perte est maxima lorsque Tenveloppe du càblc est disposcc de manière à constituer un circuit fermé, c'est à dire lorsqu'*on relie mctalliquement les deux extrémités de la gaine métallique. Dans ces conditions, M. Jacquin a obtenu, pour le cable sous plomb, une perte variant entre i et 2 pour 100 de la puissance dépensée P. Dans le cas d'un câble sous plomb à armature de fer, la perte s'est élevée à 35 pour 100 lorsque les exirémités des enveloppes métalliques étaient réunies et que celles-ci formaient des circuits fermés. Dans ce but, le câble était enroulé sur une bobine et les deux bouts ramenés Tun près de l'autre. On constitue de cette manière une sorte de bobine d'induction dont le conducteur secondaire est concentrique au conducteur primaire.

En réalité, la perte n'atteint jamais cette valeur en pratique, attendu que les extrémités de l'armature ne peuvent communiquer entr'elles que par les contacts très imparfaits de celle-ci avec le sol. D'ailleurs, comme la puissance dépensée dans les conducteurs d'une distribution à haute tension n'atteint jamais 5 pour 100 de la puissance totale utilisée, le surcroît de perte occasionné par l'induclion ne dépasse pas, dans le cas le plus défavorable, o,35 x o,o5 soit 1,75 pour 100 de la puissance totale.'

La fréquence de l'alternateur était égale à 100 dans ces expériences. La perte croît naturellement avec la fréquence.

M. Jacquin fait remarquer qu'on réduit la perte à une proportion insignifiante en plaçant les deux câbles sous plomb servant à un circuit dans une même armature en fer, car, dans ce cas, les lignes de force produites par les courants opposés circulant dans ces conducteurs déterminent des etfets antagonistes qui s'équilibrent en partie. De plus, une armature en fer continue, telle qu'un tuyau, sert d'écran pour les lignes de force, car, par suite de la perméabilité du métal , celles-ci ont une tendance à s'y condenser. Il en résulte que les lignes téléphoniques qui passent à proximité sont alor3 moins exposées à l'action inductrice.

526. — Substances employées pour l'isolement des câbles. Caoutchouc. — Avant d'étudier les dispositions adoptées pour assurer Tisolcment des canalisations souterraines, nous crovons utile de donner quelques détails sur les matières isolantes les plus employées dans des cas semblables.

Parmi ces substances ligure en première ligne Je caoutchouc. On donne ce nom à une gomme qu'on trouve en suspension dans la sève de plusieurs essences d'arbres tropicales. Pour extraire la gomme, il sufHt de faire évaporer la partie liquide de la sève. Le caoutchouc brut se compose de deux éléments, l'un nerveux et solide, l'autre visqueux. 'Grâce à ce dernier, la gomme possède la propriété remarquable de se souder à elle-même par pression. Mais la matière visqueuse rend le caoutchouc altérable à l'air et fusible à basse température. Pour éviter cet inconvénient, on incorpore dans le caoutchouc lo à ii pour loo de soufre qui, sous l'influence de la chaleur, a la propriété de transformer la matière visqueuse en matière nerveuse.

Le caoutchouc pur est un hydrocarbure , mais le caoutchouc du commerce contient de la résine, de l'eau et des matières minérales. Avant d'employer la matière , on élimine les impuretés les plus grossières en la coupant mécaniquement en menus fragments qu'on lave dans un courant d'eau froide. On évapore ensuite à l'étuve sèche l'humidité contenue dans les fragments, puis on y incorpore du soufi^e , soit sous forme de fleur de soufre (caoutchouc blanc;, soit sous forme de sulfure d'antimoine (caoutchouc rouge). On ajoute aussi d'autres substances , telles que la chaux , l'argile, le plâtre, etc., qui ont pour but d'abaisser le prix du mélange. L'incorporation de toutes ces matières se fait dans un masticateur. On comprime ensuite la masse sous la presse hydraulique, de manière à la réduire en blocs qu'on débile sous forme de lanières.

On façonne les objets de caoutchouc par couches successives réunies par pression, puis on les porte dans une étuve chauffée entre iSo*' et 140°. Sous l'influence de la chaleur, le soufre s'unit au caoutchouc et donne une masse, connue sous le nom de caoutchouc vulcanise , douée d'une grande élasticité qu'elle conserve jusque 180". Dans cet état, la substance ne se soude plus à elle-même et elle résiste aux dissolvants ordinaires du caoutchouc. Lorsque la proportion de soufre atteint 3o à 35 pour 100 et qu'on y ajoute 3 pour 100 de noir de fumée, on obtient Vébonite ou vulcaniîe^ substance noire, dure, suscejnible de se polir, de se travailler aux outils et jouissant d'un pouvoir isolant très considérable.

Les conducteurs isolés au caoutchouc vulcanisé peuvent être

étamcs pour éviter rattaquedu cuivre par le soufre. On évite toute détérioration en revêtant le cuivre d'une couche de caoutchouc naturel au dessus de laquelle on place les couvertures de caoutchouc vulcanisé. On atténue Tattaque des métaux par le caoutchouc vulcanisé en incorporant dans ce dernier, pendant la fabrication, une certaine proportion de chaux.

Pour obtenir la gaîne isolante, on enroule en hélices autour du conducteur des lanières de caoutchouc dont les spires se recouvrent légèrement et se soudent par les bords. La vulcanisation $e fait après le recouvrement. On confectionne aussi des tissus imprégnés de caoutchouc , qu'on découpe en bandelettes pour le revêtement des conducteurs. Les gaines obtenues par ce procédé ne sont pas complètement imperméables par suite des défauts que peut présenter la soudure.

Chauffé à 200^^, le caoutchouc vulcanisé devient poisseux et ne reprend plus son élasticité après refroidissement ; aussi doit-on éviter dans la fabrication et l'exploitation des câbles isolés d'exposer la gaîne à atteindre la température de fusion.

On est cependant arrivé à faire des gaines de caoutchouc sans soudure, par le procédé qui sert à produire les tuyaux. La matière est engagée dans un tube conique à doubles parois chauffées à la vapeur et forcée, par une vis creuse traversée par le conducteur, à sortir en formant une gaîne continue autour de ce dernier.

Les conducteurs revêtus de caoutchouc doivent être assez flexibles pour que la couche isolante ne soit pas blessée lorsqu'on courbe le câble. Si l'on doit employer des sections de cuivre considérables, on forme le conducteur de brins de cuivre cordés, ce qui lui donne de la souplesse. On peut recouvrir cette corde d'un ruban de coton afin de préserver mieux encore la gaîne de caoutchouc. L'épaisseur de celle-ci varie avec la tension électrique. M. Preece admet qu'elle doit être d'au moins i millimètre pour une tension de 5oo volts et augmenter de o,5 millimètre par 5oo volts supplémentaires.

En tous cas, la gaîne doit être essayée avant Temploi. On soumet le conducteur à une tension double de celle qu'il devra supporter dans l'application à laquelle on le destine. On utilise dans ce but des bobines d'induction à l'aide desquelles on obtient aisément des différences de potentiel considérables.

CANALISATIONS A ENVELOPPES PROTECTRICES. qS

Les câbles isolés au caoutchouc vulcanisé s'altèrent très peu à IVir. Mais ils ne peuvent être employés sous Peau h de grandes profondeurs , car le caoutchouc absorbe sous pression jusque 25 pour loo d'eau.