OOP

tiennent simultanément, aucun courant ne traverse le conducteur intermédiaire a. Si tous les récepteurs situés d'un même côté de a sont interrompus , c'est Tun des conducteurs extrêmes qui devient passif, le conducteur a étant parcouru par un courant égal à celui qui traverse les conducteurs A et B dans le premier cas.

Cette combinaison permet, comme on le voit, de doubler la tension de distribution en conservant aux bornes des récepteurs la même différence de potentiel et en assurant à ceux-ci la môme indépendance que dans le cas d'une distribution simple en dérivation.

Mais le fait de doubler la tension entre les conducteurs extrêmes a permis de réduire de moitié l'intensité du courant d'alimentation. Par suite, si Ton admet que les trois conducteurs ont les mômes sec-

24 DISTRIBUTION DE l'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE.

tions, et si la densité , calculée d'après la règle de Thomson , reste invariable, il y aura une économie d'un quart dans le poids de cuivre employé. En réalité, l'économie peut devenir plus grande si Ton étudie les groupements de manière que les récepteurs en activité des deux côtés du conducteur intermédiaire soient toujours en nombres égaux ou à peu près. On peut, dans ce cas, réduire sans crainte la section du conducteur intermédiaire de moitié, ce qui donne définitivement une économie de 37,5 pour 100.

Si Ton n'envisage que la perte de charge dans les conducteurs, au lieu de se baser sur la règle économique de Thomson, il est possible d'arriver à une réduction du poids de cuivre bien plus considérable.

En effet, à densité de courant égale, lorsque le conducteur intermédiaire est passif, la chute de tension pour cent est moitié moindre que dans le système à deux conducteurs. Par suite, pour une même chute de tension relative , on peut doubler la densité de courant , c'est à dire diminuer les sections de 5o pour 100. Au lieu d'obtenir, pour le système à trois conducteurs d'égales sections, un poids de cuivre égal aux trois quarts du poids nécessité par le système à deux conducteurs , on arrive seulement aux trois huitièmes, ce qui procure une réduction de cinq huitièmes, ou 62,5 pour cent. La réduction est encore accrue si Ton restreint la section du conducteur intermédiaire.

Mais il faut, pour réaliser ces réductions, que les deux groupes en série contiennent des nombres sensiblement égaux de récepteurs. Si l'un des groupes est interrompu , tandis que tous les récepteurs de l'autre groupe sont en activité, la chute de tension relative est doublée. En outre, l'économie faite sur les conducteurs entraîne une perte d'énergie en chaleur plus forte que si Ton avait calculé les sections par la règle de Thomson, dont l'application est indispensable pour que la somme des frais d'exploitation soit mininia.

Il est facile de généraliser les déductions précédentes. S'il y a w groupes de récepteurs, on peut former n circuits dérivés par rapport à n dynamos réunies en quantité, ou bien associer les dynamos en série en supprimant n — i conducteurs, les cables intermédiaires devenant communs à deux circuits.

Le nombre des conducteurs, qui était 2 «, est devenu « + i, d'où

une réduction du poids de cuivre dans le rapport — ï — , dans . l'hypothèse où les conducteurs intermédiaires ont une section

égale à celle des conducteurs extrêmes et où ces sections sont calculées par la règle de Thomson.

Au point de vue de la chute de tension relative, on remarque

que celle-ci est diminuée dans le rapport -, puisque la tension

totale est n fois plus grande. Pour arriver à la même chute de tension relative que précédemment , la section de cuivre doit devenir n fois plus faible dans le système multiple.

Le rapport des poids est alors — ^^^^ et la réduction du poids de

cuivre devient

/ n-\-i\ 100 I I -f • pour 100.

Le système multiple est généralement associé avec la distribution par feeders , de manière à permettre Textension de la zone de distribution sans dépasser une chute de tension donnée.

486. — Égalisateurs de tension de M. Elihu Thomson. — Diverses combinaisons ont été suggérées pour arriver à alimenter un réseau à conducteurs multiples à Taide d'un seul groupe de générateurs , reliés en dérivation , donnant la tension requise entre les conducteurs extrêmes, fig. 278. Il suffit alors de deux séries de feeders pour relier les conducteurs extrêmes aux générateurs et les conducteurs intermédiaires n'existent que dans le réseau de la distribution.

M. E. Thomson préconise l'emploi d'un réseau à 3 conducteurs pourvu d'un dispositif spécial pour maintenir la tension constante dans chacun des groupes de récepteurs. Il intercale, entre les distributeurs extrêmes, deux dynamos auxiliaires dont les induits sont reliés en série et montés solidairement sur le même axe. Ces enroulements induits sont pourvus d'inducteurs communs dérivés également sur les conducteurs extrêmes. Les pôles communs des deux induits communiquent avec le distributeur intermédiaire. Cela étant, si les tensions sont égales dans les groupes de récepteurs, c'est à dire si le distributeur intermédiaire est passif, les induits des dynamos sont traversés par des courants égaux et se mettent à tourner comme moteurs électriques, jusqu'à engendrer une force contre-électromotrice sensiblement égale à la tension appliquée

26 DISTRIBUTION DE l'ÉNERGIE ELECTRIQUE.

aux balais. Dans ces conditions, le courant absorbé par les induits est minime.

Si Ton interrompt des récepteurs dans Tun des groupements , la tension correspondante s'accroît et le courant augmente à travers rinduit appartenant au même groupe. Ce fait détermine un accroissement de vitesse de Tarbre commun et, par suite, une augmentation de la force électromotrice produite par Tinduit voisin. Si cette force électromotrice est supérieure à la différence de potentiel appliquée aux bornes de ce dernier induit, celui-ci fait Toffice de générateur et envoie un courant dans les récepteurs du môme groupe, ce qui relève la différence de potentiel aux bornes de ceux-ci. Grâce à cette ingénieuse combinaison, Tcnergie absorbée par Tun des induits est restituée en grande partie par Tinduit voisin. Les égalisateurs de tension tournent nécessairement dans le môme sens, comme générateurs et comme moteurs, à cause de Texcitation en dérivation.

487. — Systèmes Siemens. — On doit à M.' Siemens d'autres solutions de la distribution par conducteurs multiples permettant de n'employer, à la station productrice, qu'un seul générateur ou un groupe de générateurs réunis en dérivation.

La fîg. 280 montre un système de réseau à 4 distributeurs abc d disposés dans les rues d'une agglomération et reliés à des branchements H dérivés vers les habitations. Des deux pôles C— , C-4du générateur ou du groupe de généraieurs disposé dans l'usine électrique partent deux séries de feedcrs se raccordant en des points X ex y aux distributeurs extrêmes.

Les fecders sont donc établis comme dans le système à deux fils. Pour maintenir la tension constante entre les distributeurs consécutifs, on a intercale, en divers points du réseau, des groupes de régulateurs R, dont la fonction est de compenser les variations de tension dues à la mise en activité de nombres inégaux de récepteurs dans les divers branchements.

Dans ce but, entre deux distributeurs successifs tels que ^ et ^ , iig. 281, on intercale d'une pan la bobine R d'un relais et d'autre part une série de résistances en dérivation W. Toutes celles-ci communiquent d'une manière permanente avec le branchement A, mais la liaison avec le branchement B s'opère par un contact mobile

Fig. ïSo.

sur l'axe du secteur K, ce qui permet de varier le nombre des résistances dérivées par rapport à A et B.

Le secteur K est mû par les noyaux N', N', réunis par une corde enroulée autour d'une poulie tixée sur l'axe de K, N' et N* sont attirés par des solénoides S', S'.

Si la tension croit entre les branchements A et B, le relais R attire l'armature U, qui est sollicitée en sens inverse par un ressort de suspension F. Un courant partant de B traverse le solénolde S' et retourne en A par F et s'. Le noyau N' est attiré et des résistances W sont ajoutées en dérivation de manière à provoquer une chute de tension.

Si, au contraire, la tension diminue en deçà de la valeur normale, la lame F appuie l'armature contre le buitoir s''. Le courant issu de B traverse le solénolde S', le noyau N' est attire et des résistances \V sont retirées du circuit jusqu'à ce que la différence de

ï8 DISTRIBUTION CE L ENERGIE ELECTRIQUE.

potentiel ait repris la valeur normale et que l'ar revenue à égales distances des deux buttoirs s\ s^.

Comme on le voii, dans ce système, on n'arrive à égaliser les icnsions entre les distributeurs successifs qu'en provoquant une absorption artificielle d'énergie électrique.

M. Siemens a également utilisé des égalîsauurs de tension analogues à ceux de M. E. Thomson, en vue de récupérer la majeure partie de l'énergie absorbée pour la rigularisaiion, La fig. 28-2 montre le schéma du sysième appliqué à la distribution à 5 conducteurs qui fonctionne au secteur de Clichy , à Paris. Dans un champ inducteur, dont les bobines simi reliées aux conducteurs extrêmes, 4 armatures à anneau sont disposées sur un même axe et

intercal($es dans les quatre groupes de conducteurs A, B, C, D. Ces armatures ont une résistance intérieure très minime et elles tournent, par la réaction du courant qui les traverse, en engendrant des Forces conire-électromoirices sensiblement cigales aux ditfércnces de potentiel appliquées au balais. Si les récepteurs utilisés dans les quatre groupes, sont en nombre égaux, les tensions appliquées aux induits sont les mêmes et ceux-ci développent des forces clcctromotrices identiques en n'absorbant que la quantité d'énergie très minime nécessaire pour vaincre leurs frottements. Mais si le nombre des récepteurs intercalés dans Tun des groupes, B par exemple, diminue, la tension augmente dans ce groupe, la vitesse de rinduit correspondant s'accroît et, comme toutes les armatures sont solidaires, les induits voisins sont entraînés à développer des forces éleciromotrices supérieures aux tensions appliquées à leurs bornes et, par suite, à restituer à leurs groupes respectifs la plus grande partie de l'énergie électrique devenue disponible dans le groupe B. En d'autres termes, les induits des groupes A, C, D font office de générateurs et , sous l'action du moteur B, développent chacun une énergie électrique sensiblement égale au tiers de l'énergie absorbée par Tarmature de B.

Suivant les indications qui nous ont été données par M. le D»" Pirani, la station de Clichy peut alimenter 6 ooo lampes à incandescence dans un rayon de 3 kilomètres avec 3 postes de régulateurs seulement, chaque machine compensatrice étant capable de corriger un écart de 5o ampères entre le débit des divers groupes. Les écarts ne dépassent jamais cette limite lorsqu'on a soin de répartir les lampes de chaque abonné important sur plusieurs de ces groupes.

488. — Réseaux électriques. — Le système de distribution par feeders sert ordinairement de base à l'établissement des réseaux électriques, lorsqu'on doit alimenter directement les lampes et les électromoteurs d'une agglomération à l'aide du courant engendré dans une ou plusieurs usines électriques.

Les récepteurs sont groupés en dérivation par rapport à deux ou plusieurs conducteurs de distribution, entre lesquels les variations de tension ne doivent pas dépasser certaines limites, par exemple 1,5 pour 100 de la tension normale dans le cas de lampes à incan-

3o DISTRIBUTION DE l'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE.

descence. Les conducteurs du réseau de distribution longent les rues et sont raccordés entr'eux de manière à former des figures fermées; de la sorte chaque récepteur communique avec les générateurs par deux voies diffcrentcs au moins, ce qui diminue les chancesd'extinciion ou d'arrct lors d'une interruptiondans le réseau.

De Tusine électrique partent les faisceaux de feeders qui se raccordent aux distributeurs en des points choisis de manière à maintenir la tension dans tout le réseau entre les limites prescrites.

En vue de faciliter la pose , on donne souvent aux distributeurs une section uniforme dans une rue et Ton choisit la position des raccords avec les feeders de manière à ce que, sous la charge maxima, la chute de tension n'excède pas la valeur admise. Les raccords des feeders se font, de préférence, aux croisements de rues. Il est bon de multiplier ces raccords en vue de diminuer la dépense de cuivre dans le réseau. Pour une perte de charge donnée, le poids des distributeurs varie à peu près en raison inverse du nombre des feeders. Le poids de ceux-ci est d'ailleurs à peu près indépendant de leur nombre, puisque la quantité totale d'électricité qui les traverse est constante. On compte de i5 à 3o feeders dans un réseau à i lo volts s'étendant sur o,5 km^.

Dans une canalisation semblable, il convient que toutes les branches dérivées soient protégées par des coupe-circuits fusibles en chaque point par où peut arriver le courant. Un feedcr, par exemple, sera terminé par des conducteurs fusibles à ses deux extrémités , car, si un court-circuit se déclare en un de ses points, le courant afflue par les deux bouts vers Tendroit défectueux. Les deux coupe-circuits fondent et isolent le feeder.

La distance à laquelle les feeders peuvent s'écarter de Tusine centrale dépend de la différence entre le prix de vente et le prix de revient de Ténergie électrique. Il est évident qu'à mesure que les feeders s'allongent la somme des frais résultant de l'énergie perdue et de l'intérêt et amortissement des conducteurs s'accroît. On atteint ainsi une limite à partir de laquelle le bénéfice de l'exploitation devient insuffisant.

Pour une même perte de charge , le poids des conducteurs est proportionnel au carré de la longueur de ceux-ci.

M. Rechnewski a calculé qu'à raison d'une perte de charge moyenne de 5 pour loo et d'un poids de 5 kg. de cuivre par lampe

SYSTÈMES DIRECTS DE DISTRIBUTION ÉLECTRIQUE. 3l

de 40 watts sous iio volts, la longueur maxima des feèders est 700 m. Pour porter cette longueur à i 000 m., il faut sacriticr 10 kg. de cuivre par lampe. Dans les mômes conditions, les rayons d'action d'une distribution à 3 conducteurs seraient respectivement I 200 et I 700 m. et ceux d'une distribution à 5 conducteurs 2 400 et 3 5oo m.

489. — Emplacement le plus favorable d'une usine d'électricité.

— M. L'Hoest(^) s'est proposé de rechercher la position la plus favorable d'une usine d'électricité destinée à alimenter des foyers lumineux en dérivation. Il suppose que les conducteurs rayonnent en lignes droites à partir de l'usine et que la perte de charge e est constante dans les divers circuits. En appelant 2/, 2/', 2/" .... les longueurs de ceux-ci, /, /' , T .... les intensités des courants qui les traversent, on voit sans peine que le poids des conducteurs est exprimé par

où p est la résistance "spécifique du métal conducteur et d sa densité.

Cette expression est de la forme de celle du moment d'inertie polaire, par rapport à la position de l'usine, de masses supposées égalesà /, i\ T... et appliquées auxpoinis où se trouvent les foyers. Or, le moment d'inertie d'un tel système de masses actives est minimum quand le point auquel il se rapporte est le centre de gravité du système; ce qui montre d'emblée la meilleure position à donner à l'usine.

Souvent des considérations d'ordre pratique empochent de disposer l'usine au centre de gravité ainsi déterminé , mais on connaît divers emplacemenis qui se prêtent à recevoir les générateurs. On arrêtera le choix entre ces emplacements en remarquant que le moment d'inertie par rapport à un point situé à une distance R du centre de gravité est égal au moment d'inertie par

(*) Bulletin de l'Ass. des Ingénieurs électriciens sortis de l'Institut électrotechnique Montefiore, 9 février 1890.

DISTRIBUTION DE L*ÉNERGIE ÉLECTRIQUE

rapport à ce dernier augmenté de R^ S f. Il est par suite évidcni que le point le plus favorable sera le plus rapproché du centre de gravité, et l'expression précédente permet de déterminer immédiatement le surplus de dépense de cuivre, occasionné par le recul de Tusine à une distance R du point le plus favorable. On a, en etfet, en désignant par Û le moment d'inertie minimum et par I le courant total

P = ^- (Q+ RM). (i)

Si Ton considère comme variables R et P, celte équation représente une parabole.

On conclut de ce qui précède que les emplacements donnant lieu à d'égales dépenses de cuivre sont situés sur des circonférences tracées du centre de gravité comme centre. Les dépenses de cuivre croissent comme les abscisses d'une parabole dont les ordonnées représentent les distances au centre de gravité, fig. 283.

M. L'Hoest a fait remarquer que les considérations précédentes trouvent particulièrement leur application pour les usines destinées à alimenter les lampes à arc éclairant les chantiers et les gares, où les conducteurs se posent généralement sur poteaux

et autant que possible en lignes droites. Cependant la formule ( i ) peut fournir des indications utiles sur les valeurs relatives des emplacements convenant à une usine centrale qui doit alimenter un réseau à deux ou plusieurs conducteurs au moyen de feeders.

490. — Modes d'emploi des feeders. Réglage de la tension utile. — Les diverses parties d'un quartier desservies par une usine électrique et inégalement distantes de cette dernière sont alimentées par des feeders. Si les courants sont sensiblement égaux dans les divers feeders. il résulte de l'inégalité de longueur de ces derniers des chutes de potentiel différentes. Si donc on raccordait entr'elles les extrémités des feeders aboutissant à l'usine, on ne pourrait relier ensemble que les groupes de récepteurs également éloignés des générateurs. Les zones rattachées à des faisceaux de feeders différents fonctionneraient alors sous des tensions qui varieraient en sens inverse de la longueur de ceux-ci.

Maison préfère régler tous les récepteurs pour la môme tension de manière à pouvoir raccorder les distributeurs des diverses zones. 11 est nécessaire dans ce cas de faire varier la tension initiale appliquée aux feeders avec la chute de potentiel dans ceux-ci.

Trois méthodes sont applicables.

La première consiste à ne raccorder entr'eux que les feeders qui donnent lieu à une même chute de tension et à employer des générateurs ou des groupes de générateurs distincts pour alimenter chacun de ces faisceaux de conducteurs.

Le second procédé, beaucoup plus employé , consiste à unifier la chute de tension dans tous les feeders , en intercalant à la suitç des plus courts des résistances artificielles formées de bandes de nîckeline et disposées à l'usine centrale. Ce moyen permet d'associer en dérivation tous les générateurs de la station électrique, ce qui simplifie les manœuvres ; mais, par contre, les résistances introduites donnent lieu à une ptrte d'énergie électrique. La tension à l'usine doit être accrue à mesure que l'intensité croissante du courant augmente la perte dans les artères.

Le calcul de la chute de tension dans les feeders se fait dans l'hypothèse où ceux-ci sont traversés par le courant maximum. Si les variations de courant produites par la mise en activité des récepteurs ne suivent pas la même progression dans les diverses

34 DISTRIBUTION DE l'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE.

directions, il pourra y avoir des inégalités dans les pertes de charge ; mais généralement les différences sont peu importantes, lorsque le groupement des récepteurs a été bien étudié. Si les écarts sont trop grands, on peut laisser dans les artères des rhéostats qu'on règle de temps en temps dans le but d'égaliser les chutes de potentiel.

Un troisième procédé permet de maintenir la tension constante à la fois à Tusine et dans le réseau. Il consiste à multiplier les feeders d'égale résistance. Aux heures où la charge est faible , on supprime la plus grande partie de ces artères qu'on utilise ensuite au fur et à mesure des besoins de la consommation, de manière à maintenir constante la chute de tension dans les feeders. La Compagnie Edison emploie 3o à 40 artères par usine centrale ; chaque croisement de rues présente une boîte de jonction.

Ce système donne un rendement inférieur au précédent, attendu qu'il occasionne une chute de tension uniforme pendant la Journée entière, alors que , si l'on maintient tous les feeders en charge, la tension à l'usine n'atteint la valeur maxima qu'aux heures de fort débit.

Lorsque le rayon de l'agglomération à desservir est étendu, on multiplie les usines électriques en les disposant , autant que possible, au milieu des quartiers à alimenter. Souvent on raccorde entr'eux les réseaux de distribution de ces divers quartiers, ce qui permet à une seule usine d'alimenter l'agglomération entière aux heures de la journée ou de la nuit où la demande d'énergie électrique est faible. A ces moments , la chute de potentiel dans l'ensemble des réseaux est minime et la tension présente une uniformité sufhsantedans la canalisation.

On a vu que la tension aux points où les feeders se raccordent avec les distributeurs est indiquée à l'usine centrale par le moyen des fils pilotes qui reviennent des boîtes de jonction vers des voltmètres placés à proximité des générateurs. Lorsque plusieurs feeders ont une origine commune, leurs fils pilotes se réunissent au même voltmètre, qui indique ainsi la tension moyenne des jonctions correspondantes, si Ton a soin d'égaliser , par des résistances additionnelles, les résistances des divers fils pilotes, et si l'on emploie un voltmètre d'une résistance très grande relativement à celle de ces fils. Ces résistances additionnelles, qui n'ont que quelques ohms.

sont nécessaires pour empêcher les fils d'être brûlés en cas d'écart anormal entre les tensions aux boîtes de jonction.

Les fils pilotes peuvent être reliés, avec avantage, aux distributeurs entre les boîtes de jonction, aux points où la chute de tension est maxima.

On peut éviter Temploi des fils pilotes, dont la pose entraîne certaines complications, en estimant la chute de tension dans les feeders d'après Tintensité du courant qui les traverse. L'ampèremètre placé à l'origine d'un feeder de résistance r peut être gradué de manière à indiquer directement la chute de potentiel ir. On déduit de cette dernière la tension à réaliser aux bornes des générateurs. Ce procédé exige deux lectures, Tune à l'ampèremètre, Fautre au voltmètre relié aux dynamos.

On supprime l'une des lectures par l'emploi d'une méthode différentielle : un voltmètre est pourvu de deux enroulements également éloignés de l'aimant mobile et agissant en sens inverses sur celui-ci. Un premier circuit formé de fil fin est relié directement aux bornes des générateurs. Le second circuit comprend une simple spire de fil traversée par le courant total qui s'écoule par le feeder. Lorsque ce courant est nul, la déviation de l'aimant indique la tension aux générateurs , identique alors à celle des points de raccord du feeder avec le réseau. Si le courant croît, la déviation de l'aiguille tend à diminuer. Pour la maintenir constante , il faut augmenter la tension aux générateurs, de manière que Taccroissement d'action du fil fin compense l'action de l'enroulement à gros fil. Le réglage consiste donc à modifier la tension des générateurs jusqu'à ce que rafguille revienne à la position initiale.

491. — Positions des raccords des feeders avec le réseau. — La

désignation des points de raccord des feeders avec le réseau donne lieu à des calculs , souvent très laborieux , basés sur les lois de Kirchhoff. On suppose, pour simplifier le problème , que les conducteurs de retour sont remplacés par la terre et que la résistance de cette dernière est nulle. Pour obtenir la perte de tension réelle , on doit alors admettre que la résistance des divers conducteurs du réseau est doublée.

Le problème est ainsi amené dans la plupart des cas à l'énoncé suivant. On donne un distributeur dont les extrémités sont main-

36 DISTRIBUTION DC l'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE.

tenues à une tension constante par les feeders et sur lequel sont échelonnés des branchements parcourus par des courants connus ^o '2' '3> . . • • , ÏQ. Les tronçons du distributeur limités par les points de dérivation ont des résistances respectivement égales à r^, Tj, Tg, . . . . , r„ .f ^. On demande la perte de charge maxiina dans le distributeur.

Soient I^, Ij, I3, . . . . , In -f- < les intensités inconnues des courants dans les tronçons successifs. Il existe un branchement qui reçoit le courant à la fois par les deux extrémités du distributeur. Ce point de partage est souvent indiqué approximativement par la répartition des récepteurs. On se le donne par hypothèse, ce sera le branchement 2*3 par exemple, et Ton en déduit le sens des courants I. On applique la première loi de Kirchhoff aux divers branchements et l'on obtient successivement

h-lj^-ù.

In 4- 4 — In = In. (w)

On arrive à une équation supplémentaire en écrivant que la chute de tension est la môme de part et d'autre du branchement 1*3, c'est à dire qu'on a

I* '*< + I2 '*2 + I3 ''a = !< ''4 + • • • • + In-f< rn + < • {n-\-\)

Ces n -f- I équations permettent de déterminer les valeurs de I. On se contente de chercher I3 et I4. Si l'on trouve pour ces intensités des valeurs positives, c'est que le point considéré correspond bien au partage des courants. Exceptionnellement, la valeur obtenue pour l'une des intensités est nulle, ce qui signifie que l'un des tronçons du distributeur est passif.

Si l'on trouve une valeur négative pour un des courants , c'est l'indice que le point de partage est du côté du tronçon parcouru par ce courant. Si, par exemple, c'est I^ qui a été trouvé négatif, on vérifiera si la dérivation i^ est plus grande que I^. Dans l'affirmative, c'est au branchement /j que s'opère le partage. Dans la négative, on cherchera plus loin, en déterminant les intensités

^r»t Ï01 • • • P^r l^s équations (4), (5), . . . , jusqu'à ce qu'on trouve le lieu de partage réel.

Ce point acquis , on déterminera la tension maxima en faisant la somme des pertes de charge à partir du lieu de partage jusqu'à Tune des extrémités du distributeur. Lorsque le calcul indique une perte de charge supérieure à la variation de tension tolérée, il faut rapprocher les points de jonction des feeders.

Lorsqu'entre les boîtes de jonction se trouvent des distributeurs multiples, les lois de KirchhofF permettent de trouver les intensités de courant dans les diverses branches et , partant , les points de partage où se produisent les chutes de tension maxima.

Afin de contrôler les calculs d'un avant-projet, on peut se servir de la méthode empirique suivante qui a été très utile dans rétablissement des réseaux de Milan et de Berlin. Sur un plan de la ville, peint sur bois à une grande échelle, on figure les feeders, les distributeurs et les branchements par des fils de maillechort fixés au bois par des cavaliers et dont la résistance est un sous-multiple de la résistance calculée des éléments correspondants du réseau. Les pôles d'une pile sont appliqués à l'origine des feeders et Ton vérifie, à l'aide d'un galvanomètre différentiel sensible, la différence des tensions aux boites de jonction et aux extrémités des fils qui représentent les bornes des récepteurs. Si les variations de tension dépassent les limites prescrites , on déplace les raccords des feeders et l'on cherche par tâtonnements les positions des jonctions permettant d'atteindre l'uniformité de tension désirée.

492. — Variations de la production de l'énergie électrique. — Examinons à présent les modes de réglage à employer pour produire, à l'origine des feeders, les variations de différence de potentiel nécessaires pour maintenir la tension constante dans le réseau.

Si tous les feeders sont alimentés par une seule machine génératrice et donnent lieu à des chutes de tension uniformes, il suffit de pourvoir les inducteurs de la dynamo d'une excitation composée, calculée de manière à atteindre le résultat cherché lorsque l'induit tourne à vitesse constante. C'est là un cas particulier du calcul des machines compound. Un cas simple, qui rentre dans cette catégorie, est celui d'une habitation pourvue de conducteurs servant à l'éclairage électrique et raccordée par deux fils plus ou moins longs avec une machine électrique.

DISTRIBUTION DE L*ÉNERGIE ÉLECTRIQUE

Dans les distributions d'énergie électrique d'une certaine importance, la demande de courant est généralement très variable aux diverses heures de la journée.

Le diagramme ci-après indique les variations, pendant une journée, de la fourniture de l'énergie électrique destinée à l'éclairage privé , au cours des mois de décembre et de juin , la production maxima de l'usine étant de 120 kilowatts. Pendant le mois de juin , la demande maxima, qui a lieu entre 9 et 10 heures du soir , atteint environ 65 kilowatts, mais la charge moyenne de la journée n'est que de 9,84 kilowatts.

Au mois de décembre, il y a deux maxima, l'un entre 7 et 8 heures du malin, l'autre entre 6 et 7 heures du soir. La moyenne de la production journalière monte alors à 3 1,8 kilowatts.

La faible durée de la demande maxima explique pourquoi l'on peut, à ce moment , admettre dans les feeders des chutes de tension considérables, 20 pour 100 et plus, la chute de tension moyenne satisfaisant à la règle économique de Thomson. Dans plusieurs réseaux existants, les pertes de tension maxima sont de i5 pour 100 dans les feeders, 2 pour 100 dans les distributeurs et i pour 100 dans les branchements et raccordements privés.

Fi g. 284.

Si une usine électrique alimeniait, la nuit, des lampes destinées à l'éclairage public et, le jour, des électromoteurs placés chez des particuliers ou sur des voitures de tramways, la production moyenne serait notablement accrue, mais, jusqu'à présent, la moyenne annuelle qu'on obtient dans les villes ordinaires ne

dépasse guère lo à 20 pour 100 de la charge maxima. Le nombre annuel d'heures d'allumage des lampes varie entre 5oo et i 000, suivant Timportance des villes.

Si la production du courant était concentrée dans une seule dynamo mue par une grande machine à vapeur, ces appareils fonctionneraient dans de mauvaises conditions de rendement lorsque la puissance développée est faible , c'est à dire pendant la plus grande partie de Tannée. En outre , il serait nécessaire d'installer un second groupe de machines de mêmes dimensions, comme réserve en cas d'accidents.

On préfère avec raison employer plusieurs dynamos de puissances plus faibles , mues par des moteurs indépendants, et ne mettre en marche que le nombre de machines strictement nécessaire pour satisfaire à la demande , de telle sorte que chacune d'elles fournisse un bon rendement. La détente des machines à vapeur peut d'ailleurs être réglée de manière à obtenir le rendement maximum avec une charge moyenne inférieure à la charge totale ; cela est facile avec les machines compound.

Lorsque les dynamos doivent ainsi être couplées en quantité pour satisfaire à une demande de courant croissante, l'excitation compound donne lieu à des complications et l'on préfère recourir à l'excitation en dérivation. Dans ce cas, on intercale à la suite de l'enroulement de chacun des inducteurs des résistances variables permettant de régler la différence de potentiel aux bornes.

Avant d'introduire une dynamo nouvelle en dérivation avec celles qui alimentent le réseau , il fayt commencer par l'exciter séparément de manière à lui faire donner la même différence de potentiel aux bornes que les dynamos en charge. Si chaque dynamo est activée par un moteur distinct, on pousse souvent la précaution jusqu'à faire produire à la dynamo son courant normal en lui donnant une résistance extérieure composée de lampes ou de bandes de nickelîne. Ainsi le moteur se met dans les conditions d'admission voulues. Lorsque ces résultats sont obtenus, on peut, par une manœuvre de commutateurs , raccorder la dynamo au réseau.

Pour empêcher qu'on ne relie une dynamo au réseau avant que le circuit d'excitation ait été réglé, M. Picou a imaginé d'embrayer k commutateur de l'induit de la machine à l'aide du commutateur

4© DISTRIBUTION DE L ENERGIE ELECTRIQUE

de l'inducteur, de sorte que le premier ne se déplace qu'après que le second a éié manœuvré.

Un agent a constamment les yeux sur le voltmèire relie aux fils pilotes et règle les résistances addldonnelles des inducteurs lorsque la tension vient à varier dans le réseau. Afin de simplifier la manœuvre, on embraie, sur un axe commun mû par une manivelle unique, les leviers des rhéostats de réglage des diverses dynamos associées.

Afin d'attirer davantage ratienlion de l'agent chargé de la manœuvre, l'aiguille du voltmètre fait parfois fonction de relais et met en activité des appareils avertisseurs lorsque la tension du réseau dépasse les limites assignées. La fig. 285 montre l'appareil de M. Fein destiné à réaliser ce résuliat. L'aiguille du voltmètre V porte deux ressorts à contacts de platine susceptibles de toucher deux buttoirs 1,2, et de fermer, par ce fait, le circuit d'une pile et de la sonnerie L, en même temps que celui d'une des lampes à incandescence G', G", dont les ampoules sont de colorations différentes. Ainsi , l'agent , averti par le bruit de la sonnerie", juge par celle des deux lampes allumée du sens dans lequel il doit agir sur les rhéostats de réglage.

On a été plus loin dans cette voie et l'on a confié au voltmètre le soin d'effectuer automatiquement la manœuvre des rhéostats. Dans ce but, il suffit d'employer un artifice analogue à celui de la fig. 281 , le relais R, enroulé comme un voltmètre, étant relié aux fils pilotes de manière à envoyer dans les solénoïdes S* , S*^ des courants qui introduisent ou suppriment des résistances W dans le circuit des inducteurs.

Pour obtenir une action plus énergique, M. Siemens remplace parfois les solénoïdes par un petit moteur électrique agissant sur la manivelle K. Le déplacement de l'armature U entre les buttoirs s*^ s^ a alors pour effet de faire varier le sens du courant envoyé dans l'induit du moteur et, par suite, le sens de la rotation de cet induit.

493. — Nous avons admis dans ce qui précède que le courant électrique développé à l'usine est envoyé directement dans les récepteurs. Lorsque ceux-ci sont placés à l'intérieur des habitations, des raisons de sécurité limitent la tension du courant à 200 volts environ. Cette limitation a pour résultats de restreindre le rayon de la région susceptible d'être alimentée par une usine et d'engager à placer celle-ci au centre de gravité fictif des récepteurs, § 489.

Lorsqu'on doit desservir une agglomération très étendue, il devient nécessaire de multiplier les stations productrices. Or , l'établissement des usines électriques au milieu des grandes villes n'est pas sans soulever des objections. Il est souvent difficile de trouver dans les quartiers commerçants et les quartiers de luxe des emplacements convenables et l'on est obligé , pour éviter des réclamations, de brûler des combustibles anthraciteux de prix élevés afin de produire peu de fumées. L'arrivage du combustible ne peut souvent se faire que par charrettes, ce qui en augmente encore le prix. Enfin , au centre des villes, il est parfois impossible de se procurer de Teau de condensation pour les machines, ce qui empêche d'employer les moteurs les plus économiques.

4» DISTRIBUTION DE L ENERGIE ELECTRIQUE

Toutes CCS raisons engageni à cloignerles usines électriques îles quartiers centraux des villes pour les transporter dans les quartiers industriels, à proximité des voies de transport qui facilitent l'accès du ctimbustible. Le voisinage d'une voie navigable fournil à la fois un accès tîconomique pour le combustible et l'eau d'alimeniaiion Cl de condensation nécessaire pour les chaudières et les moteurs.

L'inii'rniéttiaire des transformateurs et des accumulateurs permet dcrcivoudre le problème dans ce sens par l'utilisation des hautes tensions.

Artn de montrer la réduction du poids de cuivre résultant de l'emploi d'une tension élevée e^ , appelons e, i, la puissance distribuée par des conducteurs de seciîon s, et de résistance r,. Sous une faible tension la mém'j puissance f^'î ^^ ^i '< entraînerait des câbles de section jj et de résistance r^. A perte d'énergie égale, on aura /■, t',* ^^ r.^ i./, ou

s, ~ Sj sj ~(/~ e,i'

La section des conducteurs est doncinvcrscmeni proportionnelle au carré de la tension adoptée.

A perte égale et avec une même section , la longueur des artères est proportionnelle au carré de la tension.

494. — Emploi des transformateurs à courants alternatifs. — L'emploi des machines et des iransfurmaieurs à courants alternatifs fournit une solution exltêmenicm séduisante. A l'aide des premières, l'énergie électrique est dévL'Ioppcc sous des tensions élevées qui permettent de la iransporicr à des distances de plusieurs kilomèires par des câbles de faibles sections. Les transformateurs, installés à proximité des points où Féncrgie est utilisée, ramènent la tension du courant dans les limites tolérées. Cette combinaison permet d'employer des conducteurs de petites sections susceptibles, dans certaines circonstances, d'être placés sur des poteaux ou sur les toits des maisons. Il en résulte alors une notable économie d'installation sur le système de di.-iribution directe. En oLtre, les circuits qui alimentent les récepteurs sont complètement isolés du circuit des générateurs. Ainsi, les défauts d'isolement qui surviennent fréquemment dans les installations faites à l'iniérieur

des habitations sont sans influence sur le fonctionnement général de la distribution, tandis que, dans les systèmes de distribution directs , les contacts à la terre des installations privées étendent leurs effets Jusqu'à Fusine centrale. Dans le cas particulier où le défaut d'isolement produit un court-circuit dans une installation privée, le courant aura atteint momentanément une valeur très élevée dans une distribution directe, avant que le fil de sûreté qui protège le branchement ne soit fondu. L'accroissement d'intensité sera beaucoup moindre dans une distribution par transformateurs, car le courant secondaire est limité par la puissance de l'appareil de transformation.

Les transformateurs peuvent être installés chez les abonnés à la condition de mettre le circuit primaire, traversé par le courant de haute tension , hors de l'atteinte du public. Ce système permet de desservir des abonnés éparpillés dans une agglomération étendue, ainsi que le cas se présente fréquemment dans les villes de moyenne ou de faible importance. Parfois un transformateur sert pour un groupe d'habitations voisines qui se raccordent au circuit secondaire par un système de conducteurs de distribution.

On a vu , § 465 , que, dans les transformateurs d'une certaine puissance, la perte d'énergie ne dépasse pas 4 à 7 pour cent lorsque la charge de l'appareil est supérieure à la moitié de sa puissance nominale. L'énergie dépensée dans le primaire est donc peu différente de celle recueillie dans le secondaire. D'autre part, le rapport des tensions primaires et secondaires est sensiblement constant et égal au rapport des nombres de spires des deux circuits. Il résulte de là que , si l'énergie est fournie sous forme de courant constant au circuit inducteur, le courant sera pratiquement constant dans le circuit induit. Si c'est la différence de potentiel qui est constante aux bornes du primaire, on obtiendra sensiblement une tension constante aux bornes du secondaire , tout au moins dans de larges limites de fonctionnement. Les formules indiquées au § 461 mettent nettement ces faits en évidence.

On déduit de ce qui précède deux modes distincts de distribution par transformateurs.

495. — Transformateurs en série. — Tous les transformateurs servant à une distribution d'électricité peuvent avoir leurs bobines

34 DISTRIBUTION DE l'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE.

directions, il pourra y avoir des inégalités dans les pertes de charge ; mais généralement les différences sont peu importantes,lorsque le groupement des récepteurs a été bien étudié. Si les écarts sont trop grands, on peut laisser dans les artères des rhéostats qu'on règle de temps en temps dans le but d'égaliser les chutes de potentiel.

Ce système donne un rendement inférieur au précédent, attendu qu'il occasionne une chute de tension uniforme pendant la Journée entière, alors que , si Ton maintient tous les feeders en charge, la tension à l'usine n'atteint la valeur maxima (qu'aux heures de fort débit.

On a vu que la tension aux points où les feeders se raccordent avec les distributeurs est indiquée à l'usine centrale par le moyen des fils pilotes qui reviennent des boîtes de jonction vers des voltmètres placés à proximité des générateurs. Lorsque plusieurs feeders ont une origine commune, leurs fils pilotes se réunissent au même voltmètre, qui indique ainsi la tension moyenne des jonctions correspondantes, si l'on a soin d'égaliser , par des résistances additionnelles, les résistances des divers fils pilotes, et si l'on emploie un voltmètre d'une résistance très grande relativement à celle de ces fils. Ces résistances additionnelles, qui n'ont que quelques ohms,

sont nécessaires pour empêcher les fils d'être brûlés en cas d'écart anormal entre les tensions aux boîtes de jonction.

Les fils pilotes peuvent être reliés, avec avantage, aux distributeurs entre les boîtes de jonction, aux points où la chute de tension est maxima.

On peut éviter l'emploi des fils pilotes , dont la pose entraîne certaines complications, en estimant la chute de tension dans les feeders d'après Tintensitc du courant qui les traverse. L'ampèremètre placé à l'origine d'un feeder de résistance r peut être gradué de manière à indiquer directement la chute de potentiel fr. On déduit de cette dernière la tension à réaliser aux bornes des générateurs. Ce procédé exige deux lectures, l'une à l'ampèremètre, l'autre au voltmètre relié aux dynamos.

On supprime l'une des lectures par l'emploi d'une méthode différentielle : un voltmètre est pourvu de deux enroulements également éloignés de l'aimant mobile et agissant en sens inverses sur celui-ci. Un premier circuit formé de fil fin est relié directement aux bornes des générateurs. Le second circuit comprend une simple spire de fil traversée par le courant total qui s'écoule par le feeder. Lorsque ce courant est nul, la déviation de l'aimant indique la tension aux générateurs , identique alors à celle des points de raccord du feeder avec le réseau. Si le courant croît, la déviation de l'aiguille tend à diminuer. Pour la maintenir constante , il faut augmenter la tension aux générateurs, de manière que l'accroissement d'action du fil fin compense l'action de l'enroulement à gros fil. Le réglage consiste donc à modifier la tension des générateurs jusqu'à ce que rafguille revienne à la position initiale.

491. — Positions des raccords des feeders avec le réseau. — La désignation des points de raccord des feeders avec le réseau donne lieu à des calculs , souvent très laborieux , basés sur les lois de Kirchhoff. On suppose, pour simplifier le problème , que les conducteurs de retour sont remplacés par la terre et que la résistance de cette dernière est nulle. Pour obtenir la perte de tension réelle, on doit alors admettre que la résistance des divers conducteurs du réseau est doublée.

Le problème est ainsi amené dans la plupart des cas à Ténoncé suivant. On donne un distributeur dont les extrémités sont main-

DISTRIBUTION DE L ENERGIE ELECTRIQUE

automatiquement l'excitation de la dynamo. Dans ce but, une dérivation du courant secondaire , convenablement réglée par un rhéostat , traverse un solénoïde dont le noyau , équilibré par un ressort, supporte une coupe de mercure. Dans celle-ci plongent des fils de longueurs différentes permettant au mercure de mettre en court-circuit un nombre plus ou moins grand de résistances intercalées dans le circuit d'excitation. Lorsque la tension utile varie , le noyau se déplace et modifie les résistances de manière à amener le courant d'excitation à Tintensité voulue pour rétablir la tension normale dans le réseau.

498. — Régulateur Kapp. — M. Kapp a préconisé une autre combinaison pour assurer une tension constante aux transformateurs d'un réseau.

La différence de potentiel est maintenue invariable aux bornes des alternateurs. Pour corriger les effets de la chute de tension dans les distributeurs F, lors de Taccroissement de la charge secondaire d'un transformateur quelconque T , on ajoute à ce dernier un transformateur régulateur t dont le primaire est relié aux conducteurs F , tandis que le secondaire est formé de spires qui peuvent être intercalées en nombre variable en série avec le primaire de T, dans le but de renforcer la puissance de celui-ci. Un solénoïde S, traversé par le courant primaire de T, commande, par l'intermédiaire d'organes non figurés dans le dessin, le levier d'un manipulateur, lequel introduit automatiquement les spires destinées à accroître la tension primaire de T«

499. — Mesures de précaution. — Les précautions ordinaires doivent être prises pour éviter réchauffement des conducteurs

lors d'un court-circuit. Les feeders , les circuits primaires et les circuits secondaires des transformateurs seront protégés par des coupe-circuits fusibles. Les coupe-circuits destinés . à fonctionner sur les circuits soumis à de hautes tensions doivent être construits avec des soins spéciaux , car la fusion des fils de sûreté peut amener la production d'arcs voltaïques de grande longueur au sein desquels le courant persiste. M. de Fcrranti emploie des fils fusibles très longs, passant dans des blocs de faïence qui éteignent Tare voltalque de rupture.

Pour empêcher qu'un contact accidentel entre la bobine primaire et la bobine secondaire d'un transformateur ne mette à la portée du public des tensions dangereuses , on se contente généralement de séparer la première de la seconde ainsi que du noyau par un diélectrique de 8 à lo mm d'épaisseur. Quelques dispositifs supplémentaires ont été conseillés.

Voici une combinaison ingénieuse, due à M. Cardew, et destinée à éviter tout danger dans le circuit secondaire. Celui-ci est mis en communication avec un disque métallique très peu écarté d'un autre disque relié à la terre. Ce dernier porte, dans l'intervalle des deux disques, une lame mince et flexible en aluminium maintenue par une de ses extrémités. Lorsque la différence des potentiels des disques dépasse 400 à 5oo volts, l'extrémité libre de la lame est soulevée par Taitraction électrostatique et son contact amène un accroissement du courant primaire , ce qui détermine la fusion des fils de sûreté qui protègent le transformateur.

M. Elihu Thomson emploie dans le même but un autre dispositif: les extrémités du secondaire sont reliées à deux blocs métalliques sur lesquels appuient, par l'intermédiaire de feuilles minces de papier, des lames élastiques en communication avec la terre. Ces feuilles résistent à la tension secondaire normale; mais si la tension augmente par suite d'un contact avec le circuit primaire, les feuilles de papier sont aussitôt percées de trous; le secondaire est ainsi mis en court-circuit et le primaire devient le siège d'un courant qui provoque la fusion des fils de sûreté.

Souvent on se borne à mettre un point du circuit secondaire en communication directe avec le sol, ce qui empêche la production d'une tension élevée en cas de contact avec le primaire.

M. Kent a aussi proposé de séparer les deux enroulements du

48 DISTRIBUTION DE U'ÉNEROIE ÉLECTRIQUE

transformateur par une feuille métallique qu'on divise pour éviier

les courants de Foucault et qu'on mci en communication avec la terre. Si le circuit primaire présente un défaut d'isolement, le point défectueux prend alors un potentiel nul.

500. — Divers procédés d'utilisation des transformateurs en dérivation. Transformateurs isolés. — 11 existe diverses manières de desservir les abonnés d'une distribution par transformateurs en dérivation.

On peut disposer un transformateur pour chaque abonné, soit dans la cave, lorsque la canalisation est souterraine, soit contre un des murs extérieurs de l'habiiaiion ou sur un poteau voisin de la maison, lorsque la canalisation est aérienne. La tig. 2 une disposition de ce genre adoptée par M. Westinghoi

Ce système permet de desservir des abonnés disséminés et très distants les uns des autres , mais , à moins d'interrompre le circuit primaire quand le secondaire est inactif ou de ne mettre les machines génératrices en marche qu'à certaines heures de la soirée et de la nuit, il ne donne, comme on l'a vu au § 468, qu'un rendement moyen de 70 à 80 pour 100 (rapport des watts-heure utiles aux watts-heure absorbés.}

Cet abaissement du rendement d'appareils qui restituent en pleine charge 95 pour 100 de Ténergie fournie tient à ce que les pertes par hystérésis et par cour^inis de Foucault restent sensiblement constantes dans le noyau , quel que soit le débit. Pour améliorer le rendement moyen , on diminue ces pertes en restreignant les dimensions du noyau, ce qui oblige à augmenter la dépense de cuivre pour obtenir le môme effet utile. La diminution du flux magnétique entraîne, en effet, à accroître le nombre des spires inductrices et induites. Il s'ensuit une augmentation de la perte par effet Joule en pleine charge, mais le rendement moyen est meilleur. La quantité plus grande de cuivre augmente la chute de tension dans le circuit secondaire et oblige à recourir au système des feeders , qui permet de relever progressivement la tension primaire à mesure que le débit augmente.

M. Swinburne est allé plus loin dans cette voie, §459. Il a adopté les transformateurs à circuit magnétique ouvert , ce qui réduit au minimum Thystérésis du noyau. Mais un autre inconvénient se produit dans ce cas. Lorsqu'un transformateur a son circuit secondaire ouvert , l'énergie dépensée dans le circuit primaire est minime, par suite du retard de phase que la self-induction détermine entre la différence de potentiel et le courant primaires.

E I L'expression de la puissance fournie est, en effet, — - — ~ cos (p.

Dans un transformateur à circuit magnétique ouvert, où le nombre de spires primaires est très grand, <p est voisin de 90» dans la marche à vide. Il en résulte que, pour produire l'énergie nécessaire à l'aimantation du noyau , I^ atteint à vide une valeur élevée. Il en résulte que les pertes par efi'ct Joule dans les primaires, des transformateurs, le réseau et les alternateurs variein peu et que toutes les machines de la station centrale doivent être maintenues en marche pendant la journée entière, avec un rendement défavorable aux heures de faible charge. Cela explique des chiffres cités par M. Prcece pour une distribution fonctionnant cependant avec des transformateurs à circuit magnétique fermé. La dépense de combustible à l'usine atteignait 7,2 kg par kilowatt-heure utile, 4,8 kg par kilowatt-heure produit , soit un effet utile de (d'] pour 100. M. Swinburne a proposé de combattre la self induction des circuits primaires par des condensateurs jouant le rôle de sclf- 2 4

iniKu'iiuns négatives, mais le prix de ces auxiliaires paraît jusqu'à prt'scnt trop élevé.

joi. — Transformateurs groupés en sous-stations. — On obtient un effet utile supérieur en formant des centres de distribution secondaires, comprenant un groupe de transformateurs de grandes dimensions, dont le rendement est meilleur que celui des petits transformateurs. Ces centres de distribution sont reliés par un rOscau secondaire aux abonnés habitant aux alentours. On met les transformateurs successivement en activité au fur et à mesure que la demande s'accroît, et on retire au contraire les appareils des réseaux primaire et secondaire quand la demande diminue. De celte manière chaque transformateur fonctionne dans les meilleures conditions et le rendement moyen varie entre go et 96 pour 100, suivant les appareils employés.

Les manœuvres précédentes peuvent se faire automatiquement.

Ces centres secondaires s'installent chez quelques uns des abonnés, dans des caves creusées sous les trottoirs ou dans des kiosques spéciaux. Il convient de ventiler les locaux choisis afin d'éviter l'accumulation de la chaleur dégagée par les transformateurs.

Rien n'empêche d'employer un conducteur intermédiaire dans le réseau secondaire de façon à utiliser le système à trois conducteurs pour l'alimentation des récepteurs.

Dans divers réseaux existants, on craint de relier enir'eux les groupes de distributeurs alimentés par des fecders distincts , parce que les canalisations soumises à des tensions élevées sont très exposées à des accidents et qu'il suffit alors de deux contacts avec la terre pmur amener un court-circuit général. C'est pourquoi on constitue souvent des réseaux partiels , sans communication enir'eux, qu'on alimente par des feeders recevant le courant d'alternateurs spéciaux. Si ces réseaux partiels sont peu importants , un seul alternateur est affecté à chacun d'eux, en sorte que, si l'une des machines vient à manquer, les distributeurs correspondants sont mis hors de service.

Pour obvier à cet inconvénient, M. Swînburne a proposé de faire usage d'une sorte de transformateur auxiliaire D, fig. 289, portant autant de bobines qu'il y a d'alternateurs, chaque alternateur communiquant avec une bobine. Les dynamos sont ainsi

couplées en quantité, sans qu'il y ait de liaison directe entre leurs circuits. Les courants traversant les bobines du transformateur ont seulement Tintensitc nécessaire pour maintenir les machines en concordance. Si Tune de celles-ci, A par exemple,

Fi£?. 289.

vient à faillir, on Tisole , et la bobine correspondante fournit Ténergie électrique aux feeders i et 2 jusqu'à ce qu'on ait pu relier ces derniers à Fun des autres alternateurs ou à une machine de réserve.

On peut aussi relier entr'eux les réseaux secondaires des sousstaiions par l'intermédiaire de transformateurs dont le coefficient de réduction est l'unité, ce qui évite les contacts directs et diminue les conséquences d'une perte à la terre.

Les transformateurs se prêtent à une foule de combinaisons de ce genre. Au lieu de transformer Tcner-gie électrique aux points d'utilisation seulement, on peut aussi la transformer à l'usine productrice de manière à permettre l'emploi d'alternateurs à basse tension et à limiter Télectricité de haute tension au réseau qui relie les deux groupes de transformateurs. Cette combinaison amène encore une perte d'énergie, assez faible si Ton s'arrange de manière à faire travailler les transformateurs de Tusine sous des charges convenables. Par contre, le système a l'avantage de réduire les difficultés de construction des machines et de permettre de diminuer dans celles-ci les espaces perdus par les isolants , ce qui améliore le rendement. Enfin, on évite tout danger dans la manipulation des alternateurs.

Une combinaison semblable étant admise, on pourra, comme l'indique M. Swinburne, grouper les alternateurs en quantité sur les circuits primaires des transformateurs destinés à alimenter des

DISTRIBUTION DE L ENERGIE ELECTRIQUE

feeders distincts, fig. 290. Pour modifier la tension dans le réseau, il suffit de faire varier le nombre des spires primaires intercalées dans le circuit de chaque transformateur.

M. de Ferranti fait usage, à Londres, d'une double transformation conçue dans un but différent. Les dynamos génératrices à très haute tension sont installées à environ 7 kilomètres du réseau à alimenter. Elles sont reliées à une station de transfor-

Fig. 290.

mateurs établie au centre de ce réseau. De là des conducteurs secondaires se rendent aux transformateurs d'abonnés, où une nouvelle réduction amène Télectricité à la tension voulue pour Tutilisation.

502. — Emploi des transformateurs rotatifs. — On a objecté aux courants alternatifs qu'ils ne permettent pas, jusqu'à présent, remploi des accumulateurs qui, dans certaines installations comme celles destinées à l'éclairage des théâtres, fournissent une réserve utile lors d'un accident dans la canalisation.

Un autre reproche est que les moteurs synchroniques à courants alternatifs sont inférieurs aux moteurs à courant continu au point de vue de la facilité du démarrage et de la conduite. Enfin les courants alternatifs ne se prêtent pas aux opérations électrochimiques. Ces raisons ont fait rechercher un système de distribution par transformateurs à courants continus. Le suivant peut être employé.

L'usine électrique comporte un certain nombre de dynamos continues à haute tension susceptibles d'être réunies en dérivation pour alimenter, à l'aide d'un réseau primaire pourvu au besoin de feeders, une série de centres de distribution reliés aux récepteurs par des réseaux secondaires.

Dans ces postes subsidiaires se trouvent un ou plusieurs moteurs-

générateurs pouvant également être associés en dérivation pour faire face à la demande de courant. Chacun de ces appareils comprend un moteur électrique relié au réseau primaire et mettant en mouvement une dynamo continue à basse tension envoyant son courant dans le réseau des récepteurs.

Généralement les deux machines, motrice et génératrice, sont fixées sur le même arbre , parfois môme elles sont réunies en une seule. Dans ce cas, un inducteur unique, excité par le réseau primaire, entoure un induit dont les sections sont composées alternativement de fil fin et de gros fil. L'enroulement en fil fin est relié à un collecteur situé d'un côté de l'induit et alimenté par le courant primaire. L'enroulement de gros fil, connecté à un second collecteur situé de l'autre côté de l'induit, engendre le courant de faible tension. Si cette dernière combinaison permet de simplifier les appareils, elle offre l'inconvénient de rapprocher les deux circuits et d'exposer ceux-ci à venir en contact , ce qui introduit dans le réseau secondaire une tension dangereuse. On remarquera que la réaction d'induit d'une telle machine est très faible par suite des effets antagonistes des deux enroulements.

Le système que nous venons d'esquisser est inférieur au système par transformateurs alternatifs au double point de vue du rendement et de l'entretien. Les transformateurs à courants continus ne dépassent guère un rendement de 80 pour 100, même avec la charge maxima, alors que, dans des conditions semblables, les bons transformateurs alternatifs procurent un rendement supérieur à 96 pour 100. En outre, les moteurs-générateurs sont des appareils à rotation qui exigent des soins constants , tant sous le rapport du graissage et de l'entretien des balais que sous celui de la régularisation de la vitesse et de la tension; au contraire, les transformateurs alternatifs peuvent être abandonnés sans surveillance aucune dans un local restreint.

Les transformateurs à courants continus sont appliqués par la Société pour la transmission de la force qui alimente, à l'aide d'une station génératrice située à Saint-Ouen , quatre stations réceptrices placées respectivement à Asnières, à Saint-Denis et à Paris. Les lignes primaires sont aériennes sur la plus grande partie de leur parcours. Les lignes aboutissant aux deux usines de Paris suivent le

54 DISTRIBUTION DE l'ÉNERGIE ELECTRIQUE.

chemin de fer du Nord et comportent une section aérienne de 7,5 kilomètres.

Les machines génératrices, de la puissance de loo chevaux, sont excitées par des dynamos indépendantes à basse tension. Leurs induits développent 3 ooo volts. Les génératrices sont associées en quantité au fur et à mesure que la demande s'accroît.

Pour diminuer les étincelles de rupture lors de la suppression d'une génératrice, on fait passer son courant par un rhéostat à eau dont les électrodes en fer sont écartées progressivement jusqu'à réduire ce courant à une valeur minime.

503. — Distribution par courants polyphasés. — Les machines à courants polyphasés ont fourni de nouvelles solutions de la transformation des courants de haute tension en courants utilisables de faible tension. On verra plus loin la description de l'appareil Schuckert, qui permet de transformer un courant diphasé en courant continu. L'énergie électrique peut être transportée sous forme de courants diphasés de haute tension convertis, par des transformateurs, dans des sous-stations, en courants de basse tension : ces derniers sont ramenés à l'état de courant continu par la machine Schuckert.

On utilise également les courants triphasés, par le moyen d'une distribution à trois conducteurs. Les récepteurs sont alors branchés en étoile sur les trois câbles. Il faut que les trois dérivations prises sur les conducteurs absorbent le môme courant, sinon l'équilibre ne subsiste pas. On peut remédier à un défaut d'équilibre en réunissant le point de concours des dérivations au nœud correspondant du générateur par un quatrième fil, appelé tii compensateur. Dans certains cas, ce dernier peut être remplacé par la terre.