Distributions électriques dans les usines. — Les

transmissions par câbles ou par courroies donnent un rendement clcvé dans les ateliers , lorsque tous les outils et métiers qu'elles commandent sont simultanément en activité; mais, par suite de la variabilité du fonctionnement des outils dans les ateliers mécaniques, le rendement moyen est souvent inférieur à 5o pour 100, môme lorsqu'on emploie des manchons de débrayage, afin d'isoler les parties des arbres portant les poulies de commande des outils. M. Lufkin, qui a mesuré la répartition de la puissance motrice dans un grand nombre d'ateliers américains , est arrivé à la conclusion que les trois huitièmes de celte puissance sont utilisés en moyenne, les cinq huitièmeji étant perdus dans les transmissions.

Le poids des organes des transmissions mécaniques ainsi que les vibrations elles tractions que celles-ci déterminent nécessitent des charpentes massives qu'on évite par l'emploi des transmissions électriques. La machine motrice de l'usine active des dynamos qui transmettent le mouvement, par des conducteurs, à des électromoleurs disposés dans les ateliers et activant les outils ou métiers soit directement, soit par des arbres de manège qu'on peiit rendre très légers à cause de leurs grandes vitesses de rotation. Ces moteurs ne sont mis en marche qu'au moment du besoin ; ils développent alors un efifort proportionné à la résistance et consomment une quantité d'énergie en rapport avec le travail effectué. Grâce à la facilité de placement des câbles électriques , il est possible d'étendre le réseau des électromoteurs à des ateliers très distants les uns des autres, qui, dans le cas de transmissions mécaniques, exigeraient plusieurs machines motrices. La concentration dans une seule halle des appareils moteurs amène une notable économie de main d'œuvre et de frais de premier établissement.

Lorsqu'il est important d'éviter un arrêt , même momentané , de l'usine, il convient de diviser la puissance motrice en plusieurs groupes comprenant chacun un moteur à vapeur et une dynamo.

La légèreté des moteurs électriques rend possible le transport de routil auprès de la pièce à travailler, lorsque celle-ci est très lourde. Ainsi, quand il s'agit de perforer des trous dans un corps de chaudière, la foreuse et le moteur qui l'attaque directement peuvent s'appliquer contre la masse de fer et y être maintenus en place par l'adhérence d'un électro-aimant faisant partie du moteur.

M. Rowan a réalisé des appareils spéciaux pour ce genre d'applications. Ajoutons qu'il y a un grand avantage à combiner à la transmission de la force l'éclairage par Téleciricité, qui a sa place marquée dans toutes les usines importantes. Cette combinaison donne lieu à une économie d'appareils et de personnel.

Déjà de nombreux établissements, parmi lesquels les ateliers Ducommun de Mulhouse, la fonderie de canons de Ruelle, les chantiers de la Buire, ont substitué les transmissions électriques aux procédés mécaniques usuels.

L'application la plus importante est celle exécutée par la Compagnie internationale d'Electricité à la nouvelle Fabrique d'armes de guerre , à Herstal , près de Liège. Nous donnerons quelques détails sur cette installation remarquable. L'usine comporte une halle de i hectare de superficie , où les machines-outils sont groupées sur 9 arbres absorbant 16 chevaux chacun. En outre, divers ateliers renferment des arbres exigeant de 3 à 40 chevaux. Le poids total de ces arbres et de leurs supports est évalué à 5o 000 kg. M. L. Castermans, qui étudia le projet de Tusine en vue de concentrer la puissance motrice dans un seul atelier , reçut des offres de divers constructeurs pour des transmissions mécaniques par cables et par courroies. Ceux de ces systèmes les plus avantageux exigeaient un supplément de 70 000 kg. pour les arbres et les poulies intermédiaires. Ces transmissions entraînaient un renforcement sérieux des charpentes des bâtiments. De plus, elles nécessitaient des modifications importantes en cas d'agrandissement de l'usine et imposaient une ordonnance déterminée des ateliers. Enfin, aucun constructeur ne voulut garantir un rendement pour les transmissions mécaniques.

La Compagnie internationale d'Electricité proposa un procédé de transmission électrique combiné à l'éclairage, en garantissant un rendement général de 70 pour 100 entre la puissance totale fournie par les réceptrices et la puissance absorbée par la génératrice, laquelle est attaquée directement par un moteur de 5oo chevaux. Eu égard à l'allégement des charpentes, ce système peut supporter la comparaison avec ses rivaux au point de vue du prix d'installation. Il permet tous les agrandissements, car il est toujours possible d'ajouter de nouveaux électromoieurs sans toucher à ceux qui sont installés. Il est le seul qui se prête aisément au débrayage des transmissions et à la variation de vitesse de celles-ci.

II rend possible dedisposer les ateliers dans un ordre logique au point de vue des manipulations, sans avoir à s'inquiéter de la position des arbres.

Mais où le système électrique montre toute sa supériorité, c'est dans Féconomie de puissance motrice qu'il procure. En admettant que le rendement des transmissions mécaniques atteigne 70 pour 100 à pleine charge, chiffre qu'aucun mécanicien n'a voulu garantir, ce rendement diminue très rapidement lorsque Teffort demandé décroît, parce que les pertes par frottements de ces transmissions sont sensiblement indépendantes du travail transmis. Avec les dynamos, au contraire, la perte dans les inducteurs est seule constante; la perte dans les induits et dans les câbles diminue avec la charge. Or, le rendement à charge réduite a une importance capitale; les expériences de M. Mélotte ne laissent aucun doute à cet égard ( * ). En relevant par des enregistreurs Richard la puissance consommée par les moteurs, il a reconnu qu'un arbre absorbant 7,3 chevaux en moyenne présente des fluctuations de charge comprises entre 1 1 et 5 chevaux.

Si une résistance accidentelle se produit dans les outils, le moteur électrique est capable de développer momentanément un effort très supérieur à Teffort normal. Au-delà, un interrupteur automatique rompt le circuit, en y introduisant des résistances croissantes pour éviter les étincelles au commutateur ; avec une transmission mécanique, il faut, dans un cas semblable, qu'une pièce se brise ou qu'une courroie saute.

La fig. 358 représente le rhéostat de démarrage, système Pieper, employé à Herstal. Un courant gradué est d'abord envoyé dans l'induit du moteur , par la manœuvre du levier figuré à la partie inférieure du dessin. Ce levier supprime successivement du circuit de l'induit les résistances mcialliques additionnelles, après avoir fermé le circuit des inducteurs en dérivation. Il est enclenché à fond de course , grâce à l'armature d'un petit électro-aimant dont la bobine supérieure est traversée par le courant dérivé. La bobine

(') Mi^Lorrr, La Fabrique d'armes de guerre^ Revue universelle des Mines, 1892.

TRANSMISSION ET DISTrtlBUTION DE LA PUISSANCE MÉCANIQUE.

Tihéoildl j)e JJéitijrrtiJf .

Fig. 35S.

inférieure, parcourue par le courant principal, exerce une action plus faible que la précédente.

Si le courant principal augmente au-delà d'une ceriainc limite, par suite d'un effort exceptionnel opposé au moteur, ou encore si

'ii2 TRANSMISSION ET DISTRIBUTION DE LA PUISSANCE MÉCANIQUE.

le circuit des inducteurs est rompu accidentellement, la bobine en série prend une action prédominante et déclenche le levier qui interrompt progressivement le courant dans Tinduit, grâce au ressort à boudin qui le sollicite.

L'expérience faite à Herstal a eu un plein succès. La fig. 359 montre la disposition de la halle motrice. Lorsque le projet delà transmission électrique a été étudié, la machine à vapeur était déjà commandée. Celle-ci, du système Corliss, donne 5oo chevaux à la vitesse de 66 tours par minute. La Compagnie internationale d'Électricité a dû réaliser une dynamo d'un type tout spécial pour cette faible vitesse. L'induit constitue le volant de la machinée vapeur. Le noyau de l'induit est supporté par deux flasques de fonte dentées pour diminuer les courants de Foucault; ces flasques sont elles-mêmes fixées à un moyeu calé sur l'arbre à la presse hydraulique. L'âme de l'induit est constituée par des segments annulaires à joints alternés ; les segments sont maintenus par des boulons isolés traversant les dents des flasques. Une couronne d'inducteurs en acier entoure l'induit; elle est formée d'éléments ou de voussoirs dont les joints étranglés se font à l'endroit des pôles , en vue de réduire les flux transversaux.

On installe en ce moment une seconde unité génératrice pour faire face à de nouveaux besoins de puissance motrice. Ainsi disparaîtront les craintes que la présence d'une seule machine productrice avait justifiées.

Bien qu'il y ait dans cette application un progrès industriel sérieux qui amènera de nombreuses installations semblables, on peut se demander s'il ne convient pas d'aller plus loin encore et de munir chaque outil de son moteur. M. Mélotte a reconnu que les arbres et les transmissions intermédiaires de la Fabrique d'armes absorbent encore .^5 pour loo de la puissance des dynamos. Grâce aux perfectionnements réalisés dans la fabrication des machines électriques, il faut espérer qu'on arrivera à construire les petits moteurs à un prix assez bas et avec un rendement assez bon pour permettre de supprimer complètement les transmissions communes. Déjà MM. Siemens et Halske ont appliqué dans un de leurs ateliers de Charlottembourg la règle d'un moteur par outil. Pour un tour, par exemple, le moteur est placé sur une plate-forme articulée sur le socle du tour. L'appareil eîiiraîne par courroie un arbre inter-

APPLICATIONS. 2l3

médîaire également porté par un bras articulé; une nouvelle courroie agit sur la poulie du tour. Ces petites coqrroies sont ainsi tendues grâ e aux poids du moteur et de Tarbre de transmission. MM. Siemens et Halske assurent que l'installation n'est pas sensiblement plus coûteuse que celle des grands arbres de transmission avec embrayages pour les tours. Le rendement général est amélioré parce qu€ les outils ne marchent jamais à vide.

Sgg. — Applications diverses. — Le développement des distributions d'énergie électrique a donné une grande extension aux électromoteurs employés pour activer des ventilateurs, des machines à coudre, des presses à imprimer, des ascenseurs, des métiers, ainsi que les outils des ouvriers en chambre ou des petits ateliers.

A New- York, une usine à vapeur de 700 chevaux, créée par M. Daft, alimente exclusivement des moteurs électriques éparpillés dans la ville. On comptait, en 1889, aux Etats-Unis, environ i5 000 électromoieurs appliqués à plus de 200 industries et usages différents.

Ce qui rend les moteurs électriques plus avantageux que tous les autres dans les petites installations, c'est leur exiguïté, leur prix peu élevé, la facilité de leur conduite, leur régularisation automatique, leur propreté et Tabsence de chaleur, de fumée et d'odeur.

Les cuirassés, qui utilisaient des moteurs à vapeur pour la manœuvre des lourdes pièces d'artillerie et des cabestans, commencent à recourir pour ces services aux moteurs électriques plus simples et plus faciles à conduire.

600. — Modes divers de transmission de la puissance mécanique. — Une des préoccupations de l'ingénieur est la recherche de procédés de transmission et de distribution de l'énergie. Au point de vue de l'intérêt général , il serait désirable de voir utiliser les immenses puissances naturelles que la nature met à la disposition de l'homme.

Sans parler de la force du vent ni de celle des marées, qui exigeraient pour être recueillies en quantité notable des installations extrêmement dispendieuses, il existe d'énormes chutes d'eau qui, bien qu'éloignées des centres industriels, pourraient être mises à

profit. Pour prendre un exemple célèbre , la chute du Niagara récèle une puissajice de plus de sept millions de chevaux-vapeur, qui n'a d'autre emploi que d'élever d'un cinquième de degré centigrade la température de l'eau.

On crée , en ce moment , au Niagara , un canal latéral destiné à recueillir une puissance de i5o ooo chevaux qui seront distribués aux villes voisines, jusque Buffalo qui se trouve à 32 kilomètres de distance.

Les pays montagneux renferment souvent des minerais qui n'ont pas pu être exploités par suite des difficultés d'accès du charbon. Il y a généralement dans ces contrées des chutes d'eau peu distantes des dépôts miniers et qui seraient capables de fournir l'énergie nécessaire à l'extraction, au transport, à la préparation mécanique, voire même au traitement par voie électrochimique du minerai. Dans d'autres cas , les chutes d'eau placées à proximité des agglomérations populeuses pourraient être employées pour éclairer les rues et les habitations et fournir la force motrice.

Ce genre d'applications, particulier aux contrées montagneuses, se développera de plus en plus avec le renchérissement du combustible. Mais le temps est encore éloigné où la présence de forces naturelles justifiera le déplacement d'industries actuellement concentrées dans les pays charbonniers. Dans ceux-ci des applications d'un ordre différent sont appelées à un avenir immédiat. Cest le cas des distributions électriques lorsque la puissance d'une grande machine à vapeur produisant l'énergie mécanique à peu de frais peut être utilement répartie aux alentours. Dans les villes , Tutilisation des petits moteurs pour les usages domestiques augmente de jour en jour. Le travail en chambre, si recommandable au point de vue du développement moral de l'ouvrier , trouve dans les moteurs à bon marche un élément de progrès et de prospérité. Déjà, dans certaines villes , de petits industriels se groupent autour d'un atelier pourvu d'un moteur à vapeur, dont ils utilisent une partie de la puissance.

Bien que le sujet ne rentre pas dans le cadre de cet ouvrage, il est donc intéressant de jeter un coup d'œil sur les agents, autres que l'électricité, qui se prêtent à la transmission et à la distribution de la puissance motrice.

Les intermédiaires les plus répandus sont les câbles , Teau sous pression, Pair comprimé et le gaz.

La transmission par câbles a été employée, en Suisse, à Schafîhouse et à Bellegarde pour l'utilisation de chutes d'eau. Des turbines établies au pied des chutes recueillent la force motrice et la transmettent aux usines du voisinage au moyen de câbles sans En. Les poulies de renvoi peuvent être écartées de loo m. Lorsque la distance des usines est plus considérable, on fait usage de poulies de relais montées sur des bâtis spéciaux.

La transmission par câbles est celle qui donne Teffet utile le plus élevé pour les faibles distances. D'après M. Ziegler, l'effet utile d'un câble de renvoi est de 96 pour 100. Chaque relais n'occasionne par conséquent qu'une perte de 4 pour 100 du travail transmis.

Mais les câbles sont des intermédiaires très incommodes. Ils se détériorent rapidement, particulièrement dans la mauvaise saison, et doivent être renouvelés presque chaque année. En outre, ils se prêtent mal à la division de la force et le système n'est applicable que dans un rayon de peu d'étendue. Par suite de ces inconvénients, on complète actuellement par des transmissions électriques plusieurs de ces installations par câbles qui ont fait l'orgueil des ingénieurs suisses.

L'eau sous pression est un intermédiaire plus docile que les câbles. Elle a été employée avec succès pour mouvoir des engins dans les ports et dans certaines usines. L'eau est refoulée par des pompes dans des accumulateurs, d'où elle se rend par une canalisation dans des moteurs hydrauliques. Les réservoirs d'eau d'alimentation publique forment dans certaines villes des accumulateurs quî peuvent être utilisés pour mettre en marche de petits moteurs. Les meilleurs moteurs hydrauliques n'ont pas un rendement supérieur à 70 pour 100. Ce chiffre doit être diminué de la perte qui se produit dans les pompes de compression. Les frottements dans les tuyaux amènent une chute de pression qui devient considérable dans une canalisation étendue. En s'ajoutant , ces différentes pertes réduisent l'effet utile au point qu'à part certains cas spéciaux, on ne peut songer à établir une distribution hydraulique importante que dans les villes où Teau est destinée à l'alimentation des habitants.

2l6 TRANSMISSION ET DISTRIBUTION DE LA PUISSANCE MÉCANIQUE.

L'air comprimé se prête mieux que Teau au transport de la puissance. On l'emploie beaucoup dans les travaux des mines et dans le percement des tunnels. Tandis que Tévacuaiion de Teau présenterait des difficultés, Tair qui sort des moteurs vient en aide aux procédés ordinaires d'aérage des galeries. Malheureusement, le travail qu'on dépense pour amener l'air sous pression est perdu en partie par suite de réchauffement de celui-ci. D'un autre côté, l'emploi de la détente dans les moteurs est limité par le refroidissement de l'air.

Le rendement des meilleurs compresseurs d'air ne dépasse pas 70 pour 100. D'autre part, les aéromoteurs, dans lesquels on pousse le degré de détente aussi loin que le permet la nécessité d'éviter l'engorgement des conduites d'échappement par la neige provenant de la condensation de l'humidité de l'air, ne donnent, d'après les expériences de M. Kennedy, qu'un rendement de 60 pour 100. En admettant un déchet de i5 pour 100 dans une conduite de 5 kiiomètres, pour tenir compte des pertes par les frottements et les fuites d'air, on arrive à un rendement total qui ne dépasse pas sensiblement 3 5 pour 100. En réalité, malgré les perfectionnements qu'une expérience déjà longue a suggérés , la tFansmission par l'air comprimé ne donne pas, dans nos mines, un rendement moyen supérieur à 20 pour 100. La distribution d'air comprimé établie à Paris se fait à l'aide de tuyaux posés en majeure partie dans les égouts et dont les joints très soignes sont facilement visitables. Par suite du grand nombre de joints, les fuites d'air s'élèvent à 12 pour 100 environ de la quantité d'air transmise. C'est également le taux de perte constaté dans beaucoup de distributions de gaz où la pression n'est que de quelques centièmes d'atmosphère, au lieu de s'élever à 4 ou 5 atmosphères comme dans les conduites d'air de Paris.

L'effet utile des aéromoteurs est notablement amélioré par un chauffage préalable de l'air et surtout par un chauffage combiné avec une injection de vapeur d'eau, moyens qui permettent d'étendre considérablement la détente , grâce à la provision de calorique communiquée à Tair. Dans ces conditions, M. Radinger a pu obtenir pour l'aéromoteur seul un rendement de 92 pour 100, moyennant une dépense supplémentaire de o,5 kg de coke par cheval-heure pour le chauffage de l'air et de l'eau.

L'effet utile total de la transmission peut alors monter à 55 pour 100. Mais le chauffage de Tair et Tinjection de vapeur exigent des appareils qui demandent une surveillance spéciale et échauffent les locaux. On ne peut guère y avoir recours qu'avec les aéromoteurs d'une certaine puissance. En fait , dans les appareils usuels, on n'emploie pas l'injection de vapeur. Parfois, on utilise le refroidissement dû à la détente de Tair pour la conservation des denrées alimentaires ; mais, de nouveau, il faut une surveillance spéciale qui n'est possible que dans des établissements importants. La production de la glace à bon marché résoud beaucoup plus simplement le problème de la conservation des comestibles chez les particuliers. A l'usine de la Bourse du Commerce, à Paris, où l'électricité est produite par des moteurs à air, on a créé des chambres froides louées par parties aux débitants de denrées alimentaires du voisinage. Le froid est alors un sous-produit dont la vente compense une partie de la dépense occasionnée par la perte d'énergie dans la transmission. Toutefois, les applications du froid sont assez restreintes dans les climats tempérés, surtout en hiver, époque à laquelle se fait la grande consommation de puissance motrice pour Téclairage.

Les dynamos sont des transformateurs d'énergie très supérieurs aux compresseurs et aux moteurs à air. On construit à l'heure actuelle des machines électriques fournissant des rendements industriels qui dépassent 90 pour 100. En se basant sur ce chiffre, on arrive, pour le rendement combiné du moteur et du générateur, à 8 1 pour 100. D'autre part, les canalisations à haute tension employées dansles villes n'occasionnent pas, avec la transformation, une perte supérieure à i5 pour 100. Il en résulte qu'on peut atteindre dans les villes près de 70 pour 100 d'effet utile au moyen des transmissions électriques.

Il convient d'observer que des considérations particulières peuvent faire donner la préférence à l'un ou à l'autre système de transmission. Ainsi, en même temps qu'elles fournissent la force motrice, une canalisation d'électricité peut servir à l'éclairage, une canalisation hydraulique à la distribution de l'eau destinée à l'alimentation, une canalisation d'air comprimé à l'aérage des mines ou à la production du froid. Mais, dans les villes, la grande consommation d'énergie est faite pour l'éclairage. Dans les conditions

2l8 TRANSMISSION ET DISTRIBUTION DE LA PUISSANCE ÉLECTRIQUE.

actuelles, Ténergie utilisée par les moteurs employés dans les ateliers ne représente qu'une fraction minime de celle qu'absorbent les lampes. Voici une preuve décisive à cet égard. A Bruxelles, où le prix du gaz pour la force motrice et les foyers domestiques n'est que de lo centimes le m**^, alors que le prix du gaz pour Téclairage est de i5 centimes, la consommation horaire moyenne pour moteurs et foyers n'a atteint que 5o m^ en décembre 1889, tandis qu'elle arrivait à i5ooo m' pour les lampes. Les autres applications, production du froid, travaux élecirochimiques, etc., n'absorbent qu'une puissance négligeable.

Il en résulte que les agents les mieux doués pour la lutte sont ceux qui peuvent fournir directement la lumière ; c'est le cas pour le gaz et l'électricité. Le gaz l'emporte généralement en Europe au point de vue du prix de revient, mais les lampes et les moteurs à gaz ont des inconvénients qui les rendent inférieurs aux lampes et aux moteurs électriques. L'électricité se prête, en outre, à la traction des tramways, application dont l'importance cioît de jour en jour. Les autres agents, tels que l'air et l'eau, ne produisent qu'indirectement la lumière, par des appareils compliqués qui réduisent singulièrement l'efficacité des transmissions.

6oi. — La traction des tramways est devenue Tune des applications les plus importantes desdlectromoteurs. Étudiée d'abord en Europe, elle s'est particulièrement développée aux Etats-Unis, où elle a rencontré dans l'esprit pratique des Américains les conditions d'aune extension rapide. En moins de 3 ans , i3o villes de l'Union ont adopté la traction électrique sur des lignes comprenant un développement total de 3 200 kilomètres de voie. Sur ces lignes circulent 3 83o voitures animt^es par 6 400 moteurs électriques et exigeant 94 880 chevaux de puissance.

La raison principale de ce succès réside dans l'économie que procure la traction électrique, ainsi que dans les avantages que celle-ci présente sur la traction animale au point de vue de l'exploitation. Grâce à la facilité d'arrêt et de renversement de marche des électromoteurs, on a pu, sans causer d'accidents , accroître de plus

(* ) Crosby et Bell, The eleclric Railway^ New- York, Johnston, 1892. Reckenzaun, Electric Traction^ Londres, Biggs, 1892.

de 5o pour loo la vitesse normale des voitures. La vitesse n'est d'ailleurs pas limitée comme dans le cas de la traction animale; aussi atteint-on aisément Tallure de 5o kilomètres à Thcure dans les tramways électriques suburbains. En outre, on a pu gravir des rampes qui étaient considérées comme impraticables avec les chevaux. Par suite des facilités et des économies qu'elle procure, on a remarqué aux Etats-Unis que la traction électrique donne lieu à un accroissement de trafic. Sur certaines lignes, on a dû augmenter les dimensions des véhicules ou former des trains de plusieurs voitures. Enfin , la traction électrique permet à un moment donné, à l'occasion d'une fête par exemple, de multiplier les voitures en service , tandis qu'on ne pourrait entretenir toute Tannée les chevaux de réserve nécessaires dans une telle circonstance.

602. — Modes d'emploi des moteurs. — Les moteurs électriques ont une élasticité qui les rend particulièrement propres à la traction des véhicules. Admettons qu'une voiture soit mue par un électromoteur alimenté par un courant électrique, sous une tension constante. C'est au démarrage que Tcffort de traction doit être le plus grand ; or, à ce moment , Télectromotcur est au repos , le courant fourni par le générateur atteint sa plus haute valeur et le couple moteur est maximum. L'effort ainsi développé est susceptible d'atteindre une valeur très supérieure à celle de l'effort normal , ce qui n'est pas le cas pour les autres moteurs , tels que la machine à vapeur dans laquelle la force exercée sur le piston dépend de la pression à la chaudière. Lorsque le véhicule se met en marche, le courant faiblit et le travail dépensé par le* générateur diminue avec la vitesse. Quand la voiture descend une pente sous l'action de la gravité seule, on interrompt généralement le circuit. Mais rien ne s'oppose théoriquement, si l'électromoteur acquiert une vitesse suffisante, à ce qu'on utilise l'énergie qu'il développe pour charger des accumulateurs ou alimenter d'autres moteurs reliés en dérivation avec le premier. Si ce mode de récupération n'est pas possible à cause des arrêts trop fréquents des véhicules , tout au moins peut-on envoyer le courant électrique produit parla dynamo dans des résistances ariilicielles portées par la voiture. Dans les deux cas, l'électromoteur fait fonction de frein et le travail déve-

loppé par le véhicule est absorbe sans amener Tusure des roues , comme cela arrive avec les freins ordinaires qui agissent par le frottement de sabots sur les bandages ou, ce qui est pis. par le glissement des roues sur les rails.

Pour changer le sens de marche, il suffit de renverser le courant soit dans Tinduit , soit dans les inducteurs. Afin de ne pas avoir à modifier la position des balais, on emploie des machines à faible décalage. Les frotteurs sont fixés d'une manière invariable à la ligne de symétrie des pôles et leur forme est telle que le collecteur peut tourner dans les deux sens. Ce sont, par exemple, des blocs de cuivre ou de charbon artificiel appuyés par des lames de ressort et dans lesquels le frottement du collecteur creuse une cuvette. Il va sans dire que ce procédé susciie plus d'étincelles que le système ordinaire de réglage des balais à la main , et que la durée des collecteurs doit être réduite. Les étincelles éclatent particulièrement lors des variations brusques du courant, comme il s'en produit aux arrêts et aux changements de marche.

Afin de diminuer les réactions de self-induction lors d'une rupture de circuit, on a soin d'affaiblir graduellement le courant qui alimente Télectromoteur par Tinsertion de résistances ariificielles dans le circuit de celui-ci.

Les mêmes résistances permettent de faire varier la différence de potentiel appliquée à Télectromoteur pour modifier le couple de la machine électrique, ainsi que d'éviter la production d'un courant trop intense lors du démarrage.

Au lieu de recourir à un rhéostat qui détermine une perte d'énergie en chaleur parfois assez considérable, il est possible d'agir sur l'excitation des inducteurs. M. Reckenzaun divise les bobines magnétisantes en 3 sections pouvant s'associer en série ou en dérivation de manière à modifier à volonté le couple moteur. On a vu, au § 574, la combinaison suggérée par M. Sprague pour arriver au même but. Par cette disposition, on empêche également que le courant atteigne, au démarrage, une intensité dangereuse pour l'induit.

Les moteurs des tramways étant soumis à des vibrations et des chocs violents, il convient de donner aux diverses pièces une solidité exceptionnelle. L'armature doit être parfaitement centrée pour éviter les secousses dues à la force centrifuge ; on vérifie le centrage

en disposant l'arbre entre pointes et en observant s'il s'arrête dans une position invariable. Les connexions des fils induits avec le collecteur se feront par des tiges solides, car elles sont très exposées à se briser lors des arrêts brusques. Le noyau en fer de Tarmaiure doit être recouvert de plusieurs couches de toile , afin d'éviter les courts-circuits dans les sections de l'induit et l'on veillera tout spécialement à l'isolement de celles-ci. On se trouvera bien, pour la bonne conservation, des isolants de la machine , comme aussi pour l'isolement des disques de fer de Tarmature entr'eux, de l'emploi du vernis copal , qui commence à se répandre dans la construction des dynamos. Les disques sont recouverts de ce vernis et séchés pendant quelques heures à l'étuve, à ioo<>. De même, le coton et la toile qui protègent les fils et les noyaux sont imbibés de ce vernis; la machine terminée est séchée tout entière à Tétuve.

L'espace disponible sous les voitures de tramway n'est guère que de 60 à 70 cm, de sorte que le plus grand diamètre qu'on peut donner à l'armature ne dépasse pas 5o cm. On verra comment la firme Thomson-Houston protège l'induit contre les boues de la voie par la forme donnée aux inducteurs. Il conviendra d'éviter les pôles saillants qui pourraient attirer les clous ou autres objets de fer tombés sur la voie.

On emploiera toutes les dispositions propres à faciliter Tenroulement et les réparations de l'induit qui constitue la partie la plus délicate et la plus sujette à dérangements de l'appareil. Généralement, on adopte l'induit à anneau qui se prête à des vitesses angulaires plus faibles que l'induit à tambour et dont les sections se remplacent plus facilement.

Pour empêcher que l'induit ne se décentre , on emploie des coussinets très durs en bronze phosphoreux ou en bronze d'aluminium. Les tourillons peuvent être munis de canons clavetés susceptibles d'être remplacés.

En général, on recherche pour la traction des véhicules des moteurs légers en même temps que robustes, afin d'accroître le moins possible le poids mort. II n'est fait d'exception que pour le cas où le moteur est placé sur un véhicule remorqueur; un certain poids est alors nécessaire pour assurer l'adhérence des roues motrices sur la voie.

L'enroulement en série des inducteurs est le plus usité dans les moteurs des voitures automobiles. C'est le moins coûteux et aussi celui qui donne Teffort maximum au démarrage. Comme un agent est préposé à la manœuvre , il n'y a pas à craindre que le moteur s'emporte lorsque la résistance à la traction diminue.

L'enroulement en dérivation pourrait aussi être employé; il a l'avantage de fournir une vitesse sensiblement constante, lorsque la différence de potentiel est invariable. De plus, il se prête à un réglage économique du couple moteur par des résistances intercalées dans le circuit des électro-aimants. Mais l'affaiblissement des ampères-tours inducteurs rcsuhant d'un tel réglage, opposé au renforcement des ampères-tours induits, provoque de grands déplacements de la ligne neutre ; d'où résulte Timpossibilité de conserver un calage des balais constant pendant la marche. En outre, comme on utilise souvent de fortes tensions électriques, le coût de l'enroulement des inducteurs serait élevé. Enfin, lorsque le véhicule est relié aux générateurs par les rails et les essieux, il se produit parfois des contacts imparfaits et des interruptions de circuit. Dans ces cas , le moteur se désamorce, la force contreélectromoirice devient nulle et, au moment de la rentrée en circuit, rinduit est parcouru par un courant capable de compromettre les conducteurs.

603. — Modes de transmission. — Dans les applicaiions de la traction électrique aux tramways, les voitures sont généralement rendues automobiles ; ainsi, le poids des voyageurs donne l'adhérence nécessaire aux roues motrices. Un des essieux reçoit le mouvement d'un moteur. Plus souvent, les deux essieux sont mus par un seul électromoteur ou par deux électromoteurs séparés, ce qui fournit une adhérence plus grande et permet de développer des efforts de traction suffisants pour gravir des rampes raides, comme aussi de renverser plus rapidement la marche du véhicule lorsqu'un obstacle obstrue la voie. Les grandes voilures reposent souvent sur deux boggies portant chacun un électromoteur. L'emploi de deux moteurs laisse une réserve en cas d'accident à Tun d'eux, mais il occasionne une dépense et un poids plus grands, ainsi qu'une diminution de rendement. Parfois, une voiture automobile entraîne avec elle une ou plusieurs voitures ordinaires.

Il est très rare qu'on emploie des remorqueurs spéciaux qui donnent lieu, comme nous le verrons, à des frais de traction élevés. Dans le but d'utiliser le matériel existant, les moteurs se placent généralement sous le plancher des voitures, entre les deux essieux ; de la sorte, il n'y a aucun espace utile perdu. L'exiguïté de cet emplacement entraîne l'emploi de dynamos à induits de faible diamètre, tournant par suite à des vitesses qui atteignent un millier de tours par minute. Or , comme les essieux des* tramways urbains ne font guère plus de loo à 120 tours, on a d'abord employé des systèmes de transmission avec axe intermédiaire, dits à double réduction de vitesse , pour obtenir la vitesse angulaire convenable; ces organes de renvoi sont plus ou moins délicats et leurs frottements absorbent une partie de l'énergie disponible.

Pour les éviter, on a agrandi le diamètre des induits de manière à les faire tourner à 400 ou 5oo tours seulement. On a ainsi réalisé l'attaque de l'essieu par un seul pignon, système dit à simple réduction .

Enfin, lorsque la vitesse moyenne des voitures peut atteindre I 5 à 18 km à l'heure, on est arrivé à placer l'induit directement sur l'essieu. Ce système, dit sans réduction {geaTless]^ entraîne, môme avec des machines multipolaires, des vitesses d'induit ne dépassant guère 3 m par seconde à la périphérie. De telles machines ont un rendement réduit, mais la suppression d'un engrenage , qui absorbe de l'énergie et exige uiï entretien spécial, constitue une sérieuse compensation.

Sur chacune des plates-formes d'une voiture automobile , il y a un inverseur de courant et un levier de manœuvre du frein. On munit ces appareils de clefs à enlever ou de pièces de sureic, pour éviter que les voyageurs ne fassent de fausses manœuvres sur la plate-forme d^arrière. Sous la voiture se placent éventuellement le rhéostat, les parafoudres et les coupe-circuits.

En ce qui concerne le mode de fixation du moteur, deux systèmes sont en usage. Le premier et le plus rationnel consiste à séparer complètement la construction de la caisse de la voiture de celle du truc destiné à la supporter et à fixer à ce dernier le moteur et les transmissions. La caisse s'attache alors sur le truc par un intermédiaire élastique, tel que des ressorts en acier ou en caoutchouc. De

cette manière, les trépidations du moteur ne se font pas sentir dans la voiture. En outre, un accident à Tappareil électrique ne nécessite que le remplacement du train des roues et non celui de la voiture entière ; il suffit de soulever la caisse du véhicule rentré au dépôt pour substituer au truc détérioré un truc de rechange. Enfin, le même mécanisme sert Thiver pour les caisses fermées et Tété pour les caisses ouvertes. Dans le second système, qui doit être suivi forcément dans le cas où Ton utilise un matériel existant dans lequel la caisse fait corps avec le châssis des roues , le moteur se fixe sous le plancher à la caisse même du véhicule. Ces deux systèmes diffèrent non seulement au point de vue des conditions de réparation , mais aussi en ce qui concerne les mpdes de transmission à employer entre Tarbre de la dynamo, Tarbre intermédiaire et Tessieu moteur. Dans le premier cas , on peut faire usage d'intermédiaires rigides ; dans le second, on doit recourir à des intermédiaires flexibles, qui permettent aux organes transmetteurs de suivre les oscillations provenant du balancement de la caisse sur les ressorts qui la supportent.

604. — Systèmes à double réduction de vitesse. — Comme intermédiaire élastique, M.Siemens emploie des ressorts à boudin sans fin, passant sur des poulies à gorges, très larges, montées sur les axes. Grâce à l'adhérence des boudins, ce système permet de donner des diamètres très inégaux aux poulies et de rapprocher beaucoup celles-ci; mais il ne peut être employé sur les rampes accentuées où les efforts à transmettre sont considérables.

Le plus souvent lorsque le moteur est fixé à la caisse de la voiture, il attaque un axe intermédiaire àTaide d'un pignon engrenant avec une roue dentée. De cet axe à l'essieu , le mouvement est transmis à l'aide d'une chaîne sans fin passant sur des roues dentées de diamètres inégaux.

La fig. 36o représente un maillon de la chaîne en acier de M. Renold. Les surfaces de contact entre les maillons et les dents des pignons sont très étendues. Une chaîne semblable a fonctionné pendant deux ans , sans traces d'usure , sur une voiture de tramway où elle avait à supporter un effort normal de 640 kg. Son poids était de 12,70 kg par mètre; sa résistance à la rupture de 14 tonnes, soit 20 fois l'effort normal.

ÉLECTBrqUE.

Les intermédiaires rigides les plus employés sont les engrenages. On adopte fréquemment les rapports de vitesse suivants entre l'essieu, l'arbre iniernicdiaîre et l'arbre moteur, i : 3 : 12, Vu le faible diamètre des roues dentées , le pignon du moteur est 1res restreint et subit une usure rapide qui engendre des chocs et un bruit désagréables. Pour diminuer le bruit , M. Westinghouse enferme les roues dans une caisse pleine d'huile. On peut aussi

Kig. 3 60.

constituer les roues par une matière telle que le bois, la fibre vulcanisée ou le cuir brut soutenue par des joues métalliques.

Par suite de la fatigue considérable des moteurs et des transmissions des voitures de tramway, on estime aux Etais-Unis que les frais d'entretien de ces appareils représentent une fois et demie le prix du charbon brûlé à la station génératrice.

Lors de l'emploi d'intermédiaires rigides, le moteur doit éire pourvu d'une suspension flexible pour éviter les chocs trop brusques. Dans ce but , la carcasse est portée , d'une part, par un coussinet appuyant sur l'essieu, d'autre pan, par un ressort fixé au truc. Au moment du démarrage ou de l'arrêt, ce ressort se tend ou se comprime, ce qui donne de la douceur à la transmission.

La fig. 36i repiésentele truc de la voiture Thomson-Housion. Les deux essieux sont attaqués séparément par des moteurs P, P, associés en quantité. Le cadre qui sert d'appui aux traverses soutenant les moteurs porte également des chasse-corps en forme de coins. En B se placent des brosses verticales en fils d'acier glissant dans des rainures et appuyant par leur poids sur les rails, de manière à nettoyer ceux-ci. Les tringles L servent à la manœuvre des freins. La fîg. 362 montre les détails de l'un des moteurs dont l'excitation s'effectue en série. Le pignon de l'arbre moteur est formé de rondelles d'acier alternant avec des rondelles de cuir non tanné.

en vue de diminuer la sonorité des engrenages. La roue dentée intermédiaire est en fonie et tourne sur un arbre dont les extré-

mités reposent dans des coussinets tixés aux flasques du bâti mâme du moteur. On assure ainsi le parallélisme des axes. Les engrenages réduisent la vitesse de la machine dans le rapport de i3à 1.

Le bâii qui porte l'arbre du moteur et l'arbre intermédiaire est

fondu d'une seule pièce. Il est supporté, d'un côté, par Tessieu, de Tautre , par quatre ressorts en caoutchouc entre deux traverses A disposées entre les essieux, fig. 363. On ménage ainsi une certaine élasticité dans la transmission, afin que les variations brusques de Teffort résistant ou de Teffort moteur ne déterminent pas le bris des dents.

605. — Systèmes à simple réduction de vitesse. — On a obtenu la simple réduction de vitesse avec des moteurs tournant à i 000 tours grâce à Temploi de la vis sans lin et de la roue hélicoïdale. M. Reckenzaun est parvenu, avec une vis en acier poli à 3 filets et une roue en bronze phosphoreux baignant par le bas dans une cuvette remplie d'huile, à atteindre un rendement de 85 à 90 pour 100 pour cette transmission.

Néanmoins on préfère réduire la vitesse du moteur à 400 ou 5oo tours et faire usage d'engrenages ordinaires.

Nous empruntons à une intéressante communication, publiée par M. Dierman dans le n^ de février-avril 1892 du DulL de l'Assoc, des Ing, sortis de l'Institut Montefiore , les détails suivants sur les nouveaux moteurs américains.

Le moteur Thomson-Houston , ûg. 364, possède un induit à anneau. La carcasse en fer forgé porte les paliers de l'armature. Elle repose, d'une part, par des coussinets, sur des portées tournées sur l'essieu et, d'autre part, sur une trav-crsedu châssis par Tintermédiaire de tampons en caoutchouc.

On doit également à la firme Thomson-Houston un moteur de trainway complètement enfermé dans une caisse en fonte faisant partie des inducteurs, ainsi que le montre la (ï^^. 365 , où Ton voit rinduit découvert par une coupe. Une seule bobine excite les inducteurs, ce qui détermine un effort magnétique qui soulage les coussinets. L'anneau est denté. A Tarrière de la figure on voit le réservoir d'huile enfermant les roues d'engrenage. Ce réservoir est en cuivre, afin d'éviter les dérivations magnétiques. Le pignon est en bronze et la roue en fonte.

La Compagnie internationale d'Electricité de Liège construit également un moteur vvaterproof, dans lequel les inducteurs en acier coulé sont symétriquement excités par deux bobines embrassant

partiellement l'anneau. Ce dernier est très robuste. Les fils induits sont enroulés dans des cavités longitudinales percées dans les disques de fer du noyau et communiquant avec Textérieur par des

Fig. 364.

NOTIONS CENTRALES. a3l

rainures étroites à travers lesquelles on passe les fils. La figure 366 montre comment on ouvre la caisse des inducteurs pour dégager l'induit.

Le moteur Spragiic-Edison à inducteurs létrapolaires , fig. 367, porte un induit à anneau dente. Les deux pièces de Tome constituant la carcasse sont munies des supports de Tarbre, du coussinet entou-

Fig. 367.

rant l'essieu et de Pétrier d'attache à la traverse du ciiàssis. On voit, sur la figure, des tils de connexion multiples aboutissant aux inducteurs. Ils servent au dispositif Sprague pour le réglage de la vitesse. Un rhéostat en fer peu important sert au démarrage.

606. — Systèmes sans réduction de vitesse. — La suppression des réductions de vitesse a été réalisée aux États-Unis entr'auires par M. Short. L'armature ne peut pas être fixée d'une manière rigide sur l'essieu, comme on l'a fait à ton dans les premières locomotives du City and South of London Raiiway, car les vibrations désorganisent rapidement les machines.

La fig. 368 montre le dispositif adopté dans le système Short. Le moteur repose sur deux traverses du truc par des tampons en caoutchouc. L'axe de l'induit, porté par des paliers fixés à la carcasse, est creux, ainsi que le montre la coupe. Il est traversé par l'essieu et relié aux roues par des ressorts qui transmettent l'effort en adoucissant les chocs.

L'induit, formé par un anneau denté de section carrée, tourne

ÉLECTRIQUE

entre des pièces polaires disposées en regard. Le noyau de l'armature est constitué par un ruban de fer enroulé et fraisé latéralement pour recevoir les sections de l'induit. La disposition latérale des

pôles évite le frottement contre l'armature en cas d'usure des paliers. Elle permet, en outre, d'agrandir le diamètre de l'anneau et de réduire la vitesse angulaire.