Système Pierre Picard. — Le système suivant, employé

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Fig. 439.

en France, permet d'utiliser pour une communication télégraphique les deux fils formant un circuit téléphonique.

BUREAUX CENTRAUX

Au lieu de relier directement le poste téléphonique aux lignes L, / on intercale un translateur à 4 bobines égales i, 2, 3, 4, enroulées dans le môme sens sur un noyau unique , et connectées, comme l'indique la fig. 439, i et 2 avec le manipulateur, 3 et 4 avec le téléphone.

On voit que le courant télégraphique se bifurque suivant deux dérivations qui exercent des effets inducteurs égaux et inverses sur le circuit du téléphone. Par contre, les bobines 3 et 4 exercent des effets concourants sur les deux conducteurs de la ligne.

Ce système présente, par rapport au précédent, l'infériorité de ne fournir qu'une seule communication télégraphique pour deux fils et de réduire l'intensité des courants téléphoniques par l'emploi d^une double transformation.

BUREAUX CENTRAUX

687. — Bureau central. — Un réseau téléphonique comprend un certain nombre de postes téléphoniques reliés à des lignes convergeant vers un bureau central où elles peuvent être connectées deux à deujc. Les administrations téléphoniques n'installent qu'un seul bureau dans une ville , sauf dans quelques agglo-» mérations très étendues , où le réseau est parfois divisé en sections desservies chacune par un bureau spécial. Ces bureaux secondaires sont réunis entr'eux et à un bureau principal, au moyen d'un certain nombre de fils directs. Par cette disposition, le développement des conducteurs est beaucoup moindre que dans le cas dMn bureau unique. En revanche, en multipliant les bureaux secondaires , on augmente le nombre des manœuvres nécessaires pour relier deux abonnés n'appartenant pas à la même section , ce qui donne lieu à un retard dans les communications et à un accroissement des frais de main-d'œuvre. Aussi le second système n'est recommandable que pour les abonnés groupés dans diverses localités suburbaines.

Lorsque le réseau est aérien, le bureau central se trouve à l'un des étages supérieurs du bâtiment affecté au service. Le toit reçoit une grande charpente métallique en forme de tour, de laquelle partent les divers faisceaux de fils qui rayonnent vers les abonnés. Les

conducteurs sont prolongés par des câbles téléphoniques descendant à un premier commutateur à broches, où aboutissent également les câbles venant du bureau central. Ce commutateur permet d'interrompre, à un moment donné, un fil d'abonné pour l'essayer ou faire diverses transpositions exigées par le service. Il comporte des parafoudres ainsi que des commutateurs servant à mettre toutes les lignes à la terre en temps d'orage.

Dans le cas d'un réseau souterrain, le commutateur en question se trouve dans la cave où débouchent les câbles et le bureau central est au rez de-chaussée.

688. — Système des commutateurs suisses. — Les systèmes d'installation et d'organisation des bureaux centraux qui ont été appliqués sont assez nombreux. A l'origine, tous les réseaux étaient à fils simples et les communications s'établissaient au moyen de commutateurs suisses, § 644.

Voici Ja description de ce système qui tend à disparaître.

Sur les murs de la salle des communications sont établis un certain nombre de commutateurs suisses, desservis chacun par un employé. Au barres verticales aboutissent, après avoir traversé des annonciateurs, les fils des abonnés. Sur chaque lame verticale se trouve une fiche permettant de relier la lame avec l'une quelconque des lames horizontales. Une de celles-ci communique avec la terre ; c'est sur elle que, normalement, sont placées toutes les fiches ; une deuxième est reliée à une magnéto Siemens au moyen de laquelle l'employé envoie les courants d'appel vers les abonnés ; une troisième, à un poste téléphonique servant à l'employé. Les autres lames sont isolées et permettent de relier entr'elles les lignes aboutissant au bureau. Pour que deux abonnés quelconques puissent être mis en communication, un certain nombre de lamesde chaque commutateur sont prolongées jusqu'aux autres commutateurs ; ces lames reçoivent la même couleur et portent le même numéro dans les deux commutateurs qu'elles mettent en relation , afin d'éviter autant que possible les erreurs.

Ces dispositions étant comprises , supposons qu'un abonné a veuille correspondre avec un abonné b. Il envoie sur la ligne un courant d'appel qui dégage son annonciateur au bureau central. L'employé du commutateur met la fiche de a sur la lame reliée au

BUREAUX CENTRAUX

téléphone de service et demande avec qui a veut communiquer. La réponse entendue, l'employé avertit l'abonné b^ en mettant la fiche de cet abonné sur la lame de la magnéto, ou bien le fait appeler par un autre employé si b ne relève pas du commutateur qu'il dessert. Lorsque b a répondu, les broches des deux abonnés sont placées sur une môme barre horizontale isolée et la conversation peut commencer , en même temps que l'employé relève les plaques des annonciateurs. Lorsque la communication est terminée, a et b sonnent, les annonciateurs basculent et l'employé replace les broches sur la barre de terre.

Les commutateurs suisses sont très encombrants. L<e maintien des annonciateurs dans le circuit téléphonique réduit sensiblement la puissance de la voix. On les a remplacés par des commutateurs dits à spring jacks,

689. — Spring jack. — Chaque circuit, que nous supposerons à deux fils L, /, communique avec un élément de commutateur appelé spring jack ou simplement j^c/r. Celui-ci se compose d'une lame élastique r, reliée à l'un des fils de ligne / et appuyant normalement sur un buttoir b qui communique avec la bobine de l'annonciateur de l'abonné. L'autre fil L est également attaché à cet

annonciateur, ainsi qu'à la garniture métallique d'un orifice e. En poussant dans cet orifice la fiche F, le bouton ^O qui termine celleci soulève la lame r et met le fil / en communication avec l'un des conducteurs d'un cordon souple C. L'autre conducteur, relié au corps de la fiche isolé du bouton, est mis en relation avec la garniture d'entrée du jack et partant avec le second fil L.

690. — Tableau standard pour doubles fils. — Les jacks et leurs

annonciateurs sont groupés au nombre de 100 sur des panneaux verticaux accolés. Un certain nombre de doubles fiches sont affectées au raccordement de ces jacks et reliées à des commutateurs disposés sur le tableau et représentés dans la fig. 441.

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Fig. 441.

Lorsqu^un des abonnés, a du tableau, appelle, l'employé qui voit la chute de Tannonciateur introduit une fiche F dans le jack correspondant et se met en relation avec l'appelant en manœuvrant un excentrique E qui déplace deux ressorts M , m. Par l'intermédiaire du cordon souple de F, l'agent relie ainsi a à son poste téléphonique T. Il saisit ensuite une seconde fiche/, reliée à la première , et l'enfonce dans le jack de l'abonné appelé b. Il appuie sur le bouton d'appel c et envoie sur le circuit de b le courant d'une magnéto G. Quand b a répondu, l'excentrique E est séparé des lames M, m, et les circuits de a et de fr demeurent directement réunis. On laisse ainsi en dérivation un annonciateur a, dit de lin de communication, que les courants de magnéto envoyés par a Cl b après la conversation font déclencher. On évite de la sorte de

BUREAUX CENTRAUX. SjS

metire la résistance de Tannonciateur en circuit. Chaque tableau porte lo doubles fiches avec les clefs correspondantes, ce qui suffit pour loo jacks.

Si le nombre des abonnés dépasse loo, on accole des tableaux semblables raccordés entr'eux par des jacks et des fils de service. Lorsqu'une communication est demandée entre des abonnés raccordés à des tableaux différents, l'employé du tableau de l'abonné appelant doit interpeler l'employé du tableau de l'abonné appelé pour demander de faire la liaison par l'intermédiaire d'un des jacks de service.

Quand le nombre des abonnés dépasse 1200 à i5oo, ces appels sont très fréquents, donnent lieu à des manœuvres assez complexes et augmentent les chances de fausses communications.

691. — Tableaux multiples. — Les tableaux multiples, imaginés par MM. Hoskins et Wilson et installés dans les bureaux très chargés, permettent à un seul employé de relier deux abonnés quelconques, quel que soit le nombre des circuits. On réduit ainsi de moitié le personnel des bureaux et le temps pris par l'établissement d'une communication.

Nous examinerons le cas d'un réseau à fils simples, pour ne pas compliquer les diagrammes.

Chaque ligne d'abonné possède un jack sur chacun des tableaux. Ainsi, la ligne L, fig. 442, passe successivement par une série de jacks I, 2, 3, 4, dits jacks généraux ^ reliés entr'eux, puis revient à un dernier jack 5, dit individuel^ fixé à la partie inférieure de l'un des tableaux.

S'il y a 10 000 lignes d'abonnés aboutissant au bureau et 100 abonnés par tableau, il y aura donc sur chaque tableau 10000 jacks généraux et 100 jacks individuels. Ceux-ci sont pourvus d'annonciateurs a. Les jacks généraux sont nécessairement très petits pour ne pas rendre le tableau encombrant : 20 jacks n'occupent qu'une surface de 29 cm sur 1,8 cm.

Lorsqu'un abonné a de l'un des tableaux appelle, son annonciateur tombe. L'employé pousse dans le jack individuel correspondant une fiche F, qui, dans le cas du simple fil, est massive et appuie au repos sur une tablette métallique t reliée à la terre. La fiche se met en contact avec le ressort du jack, en Técartant de son buttoir. En

tournant Texcentrique , on met la ligne en communication par M et m avec le poste téléphonique local T. Après avoir écouté l'abonné appelant, l'employé pousse la fiche /dans le jack général

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Fig. 442.

que Tabonné appelé h possède au tableau. Il sonne cet abonné, en appuyant sur la clef d'appel c, et, la réponse entendue, laisse les deux abonnés reliés entr'eux, en maintenant dans le circuit l'annonciateur de fin de communication a.

BUREAUX CENTRAUX. i']']

Mais Tabonné h peut se trouver déjà relié sur un autre tableau. Dans ce cas, Tintroduction de la fiche / dans le jack général, interrompt sa conversation. On évite cette difficulté au moyen d'un dispositif spécial qui permet de s'apercevoir si une ligne d'abonné est libre ou occupée. Les garnitures métalliques d'entrée des Jacks d'une même ligne sont, comne le montre la fig. 442, reliées entr'elles, de manière à former ce qu'on appelle un fil cTessai, Lorsque la ligne de b est occupée, ce fil d'essai est relié à la terre par la fiche qui donne la communication et la ligne de b. Cela étant, si, pendant que l'excentrique met la fiche /en relation avec le téléphone de l'employé, ce dernier touche un instant la garniture d'entrée du jack de l'abonné b avec cette fiche/, la pile d'essai j? envoie un courant momentané sur la ligne et fait entendre un clic dans le téléphone. Si ce bruit ne se produit pas, l'employé continue le mouvement et enfonce la fiche/ jusqu'à refus. On remarquera que le courant d'essai parcourt la ligne de b et celle de l'abonné en relation avec celui-ci, mais le courant, étant très court, n'affecte pas sensiblement la conversation de ces derniers.

Deux employés desservent un tableau de 100 jacks individuels.

692. — Tableaux multiples diviseurs. — On estime que les tableaux multiples permettent de desservir par un bureau central unique, système généralement suivi à l'heure actuelle, de 10 000 à i5 000 abonnés.

Vu la progression croissante du nombre des communications téléphoniques, il faudra, dans les grands centres, se préoccuper d'installer d'autres commutateurs. MM. Kellog et Bouchard ont proposé un système, dit multiple diviseur^ dans lequel chaque abonné dispose de deux appels par courants opposés; le premier appel correspond à une moitié des abonnés, le second à l'autre moitié. Ces deux appels arrivent à des employés différents, qui disposent chacun, non plus de la totalité des lignes, mais de la moitié seulement.

Ce système double la capacité du bureau. Dans les réseaux à fils doubles, on peut diviser les commutateurs en 4 et môme en 8 groupes : la combinaison des deux fils et d'un retour par la terre avec les courarils inversés se prête à huit appels différents.

i 693. — Extension de la téléphonie. — La téléphonie s'étend avec

t une rapidité justifiée par le fait que les services qu'elle rend sont

[ proportionnés au nombre des abonnés qu'elle dessert.

Les tarifs téléphoniques sont de deux espèces. Dans la plupart des réseaux la taxe annuelle est uniforme pour tous les abonnés, ce qui simplifie la comptabilité du service. Dans quelques cas, on emploie la tarification proportionnelle au nombre- des communications, ce qui semble plus rationnel, attendu qu'il est juste de faire payer en raison du service rendu. Ce système décharge les bureaux en engageant les abonnés à renoncer aux communications sans importance.

Le prix de revient des communications décroît d'abord lorsque le nombre des abonnés augmente dans un réseau, par suite de la diminution relative des frais généraux, mais, à partir d'un nombre donné, le prix tend à se relever parce que le travail du bureau central croît à peu près proportionnellement au carré du nombre des circuits reliés.

694. — Production des radiations lumineuses. Expériences de M. Tesla. — Les corps chauds émettent des radiations constituées par des mouvements vibratoires de l'éther. Suivant la période du mouvement , ces radiations se manifestent par des effets divers. Ainsi, lorsqu'on chauffe un conducteur, tel qu'un fil de platine, à l'aide d'un courant électrique, à une température ne dépassant pas 35o<> C, les radiations émises par le fil se décèlent par la propriété d'échauffer les corps voisins dont la température est plus basse. Le nombre de vibrations de ces ondes calorifiques s'élève jusque 400 . 10*^ par seconde. Entre 35o° et 4500, le fil commence à émettre des radiations qui, outre leur effet calorifique, sont susceptibles d'affecter la rétine; ce sont des rayons lumineux.

Si l'on continue à accroître l'intensité du courant, la couleur du fil passe progressivement du rouge sombre au rouge vif et au blanc incandescent. La décomposition de la lumière blanche par un prisme apprend que celle-ci est formée de la superposition de rayons simples qui, dans la partie lumineuse du spectre, correspondent à des vibrations dont le nombre varie entre 400 . lo*^ et 800 . 10*^ par seconde. Au delà du spectre visible , vers l'extrémité

38o ÉCLAIRAGE ÉLECTRIQUE.

violette, s'étend une bande de radiations qui se manifestent particulièrement par des actions chimiques, telles que la décomposition des sels d'argent. Le nombre des vibrations y atteint jusque 1600 . 10'^ par seconde.

En résumé, à mesure que la température d'un corps s'élève, son spectre s'enrichit de radiations correspondant à des ondes de plus en plus courtes et qui se superposent. Toutes ces radiations se manifestent par des effets calorifiques et des effets chimiques, mais les seuls rayons qui agissent sur la rétine sont ceux dont la fréquence est comprise dans l'octave s'étenJant entre 400 . 10*^ et 800. 10*^ vibrations par seconde.

L'émission par un corps solide de radiations calorifiques correspond à une dépense d'énergie , dans une proportion qui ne s'écarte pas beaucoup de la première puissance de la température. A partir du moment où le corps commence à produire des rayons lumineux, la somme de lumière fournie croît au contraire beaucoup plus vite que la température ; le rapport entre l'énergie des radiations lumineuses et celles des radiations totales croît aussi très rapidement avec la température. L'énergie des radiations totales s'estime en plaçant le corps dans un calorimètre opaque. En faisant ensuite usage d'un calorimètre transparent, les radiations lumineuses échappent à l'absorption en traversant les parois et sont déterminées par différence. La différence n'exprime cependant pas exactement les radiations lumineuses ; le dixième environ des radiations lumineuses est absorbé par le liquide.

Le rapport mentionné ci-dessus n'est guère que de 0,00293 pour la flamme des bougies qui contient des particules de carbone incandescent noyées dans un gaz dont le pouvoir émissif est faible. L'équivalent mécanique de la chaleur dépensée par seconde dans une bougie est d'environ 86 watts.

Le courant électrique traversant un conducteur de faibles dimensions permet de développer une grande quantité de chaleur dans un faible volume, et, par suite, de produire une température très élevée, ce qui favorise l'émission des radiations lumineuses.

On arrive, par les lampes à arc voltalque, à faire croître le rapport de l'énergie des rayons lumineux à celle des radiations totales jusque 0,1. La puissance requise pour produire la même lumière qu'une bougie tombe alors à 0,7 watt.

On voit rénorme supériorité théorique des lampes électriques sur les anciens moJes de production de la lumière; elles dégagent beaucoup moins de chaleur et ne répandent aucun gaz délétère. Toutefois, une grande pariie du bénéfice apporté par Télectricité est perdue par ce fait que nous produisons Ténergie électrique à l'aide de machines qui n'utilisent guère que le dixième de Ténergie du charbon brûlé dans les chaudières à vapeur.

Malgré leur supériorité relative, nos lampes électriques sont encore bien imparfaites, puisqu'elles ne transforment en lumière que la dixième partie de l'énergie électrique qu'elles absorbent. Les radiations obscures qu'elles émettent prennent les neuf dixièmes de cette énergie. Suivant l'heureuse comparaison de M. Lodge, on se trouve dans la situation d'un organiste qui, pour arriver à tirer quelques notes aiguës de son instrument , devrait souffler dans tous les tuyaux du clavier. Ainsi l'électricien, qui n'a besoin que des radiations dont les nombres de vibrations sont compris entre 400 . 10*^ et 800 .10*^ par seconde, est obligé de provoquer toutes les vibrations plus lentes qui absorbent la plus grande partie de l'énergie dépensée.

Peut-on espérer arriver à éviter la production de ces radiations parasites ?

Le phénomène d'incandescence développe la série progressive des radiations calorifiques et lumineuses, tandis que les phénomènes auxquels M. Wiedemann a donné le nom générique de luminescence produisent une sélection d'ondes lumineuses. Lorsque cette sélection est accompagnée d'une température peu élevée , elle porte le nom de phosphorescence. La luciole cubaine, étudiée par MM. Langley et Very, concentre toutes ses radiations dans les limites étroites des rayons visibles du spectre, le maximum d'énergie rayonnée étant compris entre les rayons jaunes et les rayons verts. D'après M. Nichols (*j, certains oxydes, tels que ceux de magnésium et de zinc, émettent, lorsqu'ils sont fraîchement préparés et chauffés, une quantité de lumière très supérieure à celle de corps incandescents à la môme température. Si l'on parvenait à régénérer dételles substances et à les amener à la température voulue, on

fj Nichols, Electriciany 5 décembre 1890.

obtiendrait des sources de lumière beaucoup plus efficaces que les conducteurs rendus incandescents par le courant.

On a vu, § 201 , que les oscillations électriques déterminent des radiations qui jouissent de propriétés semblables à celles des rayons lumineux, et dont la fréquence, par seconde, peut s'élever à plusieurs billions, lorsqu'on emploie des vibrateurs très exigus. Si l'on parvenait à diminuer suffisamment les dimensions de ceux-ci , on donnerait aux ondes électriques la propriété d'agir sur la rétine, c'est à dire qu'on produirait directement des ondes lumineuses. Il faudrait pour cela que les vibrateurs fussent réduits aux dimensions moléculaires. Ce sont vraisemblablement des vibrations de ce genre qu'on obtient lorsqu'on soumet les tubes à gaz raréfiés à des décharges électriques ; celles-ci provoquent un bombardement moléculaire, dont l'effet est de rendre lumineuses les molécules des corps contenus dans les tubes et les parois de ceux-ci. La décharge électrique joue ici le même rôle que le moteur qui déplace un pendule de sa position d'équilibre, pour l'abandonner ensuite à ses oscillations. Comme les oscillations électriques s'amortissent rapidement , il faut répéter l'action motrice le plus souvent possible. Les interrupteurs ordinaires des bobines de Ruhmkorff laissent à désirer à cet égard, car leur période de vibration est incomparablement plus lente que celle des vibrations lumineuses.

M. Tesla est parvenu récemment à amplifier considérablement les effets obtenus dans les tubes à atmosphère raréfiée, en renouvelant rapidement l'excitation moléculaire. Il a employé des courants alternatifs de haute tension obtenus par deux procédés différents. Dans le premier cas, une bobine d'induction sans fer, isolée dans l'huile , a son primaire alimenté par un alternateur à pôles multiples, capable de produire lo ooo périodes par seconde. Dans le second cas, on obtient des alternances beaucoup plus courtes encore en faisant passer dans le circuit primaire de la bobine le courant oscillatoire produit par la décharge d'un condensateur, § 45i. On réalise par ce procédé jusque 200000 périodes par seconde. M. E. Thomson a remarqué qu'on peut accroître davantage la fréquence en dirigeant sur l'étincelle de l'excitateur de décharge un courant d'air produit par une soufflerie. Un long tube de verre dans lequel on fait le vide s'illumine brillamment lorsqu'il

est présenté à Tune des électrodes secondaires de la bobine à alternances rapides ; le môme tube s'éclaire également lorsqu'il est placé entre deux armatures de condensateur, raccordées aux bornes secondaires de la bobine. Les armatures peuvent d'ailleurs être très écartées Tune de Tautre, de manière à produire un champ électrostatique oscillant dans lequel on peut promener le tube. Oa obtient de la sorte une curieuse lampe sans électrodes. Comme les gaz n'ont qu'un pouvoir émissif faible , M. Tesla a cherché à utiliser les vibrations de corps solides. Pour cela, il a, comme M. Crookes, placé des substances diverses dans des ampoules vides d'air. En mettant une tige de charbon en communication électrique avec une des bornes secondaires, le bombardement par les molécules d'air restant dans l'ampoule porte le corps à rincandescence.

695. — Fabrication des lampes à incandescence — En principe, tout conducteur qui peut être amené par le courant à la température du blanc incandescent et qui supporte à l'air libre ou dans le vide cette température sans fusion ni désagrégation se prête à la réalisation d'une lampe à incandescence. Comme l'émission de la lumière se fait par la surface du conducteur, il y a intérêt à donner à celui-ci la forme d'un fil ou d'une bande mince, dont la surface est considérable relativement à la section. Parmi les métaux, les moins fusibles appartiennent à la famille du platine; aussi a-t-on cherché à diverses reprises à utiliser ces mitaux pour la fabrication des lampes. Malheureusement , le point de fusion du platine et de ses congénères est très voisin de la température de l'incandescence et tout accroissement accidentel du courant entraîne la perte du fil qu'il traverse. M. Edison a cherché à remédier à cet inconvénient a l'aide d'un régulateur automatique introduisant des résistances destinées à empêcher le courant de dépasser sa valeur normale; niais cette disposition est compliquée et n'empêche pas la désagrégation plus ou moins rapide du filament.

Le corps qui paraît le mieux approprié au but en vue est le charbon : son pouvoir émissif est considérable, et il supporte dans

le vide des températures plus élevées que tout autre conducteur.

A j'inverse de celle des métaux, sa résistance électrique diminue

quand la température augmente.

La difficulii^ de produire des filaments de charbon suffisamment minces et homogènes a <;té riîsolue par M. Edison et beaucoup d'autres inventeurs. En principe, le procédtS consiste à carboniser en vase c!os des fibres de cellulose naturelle ou artificielle plus ou moins pure.

Ces fibres doivent être très homogènes. On emploie aciuellemcnt des fils de coton parchemin<5 ou bien encore des filaments obtenus en passant une pâte de cellulose à la Blîère. Une telle pâte s'obtient en précipitant une dissolution de coton dans l'acide nitrique ou dans l'acide phosphorique à l'aiJe d'éiher sulfurique et en éliminant les dernières traces d'acide. Parfois, la paie, coulée sur une plaque de verre à la façon des préparations photographiques, est découpée en lanières minces. Mais les filaments ainsi préparés sont moins solides que les filaments ronds.

Pour opérer la carbonisation, on peut disposeras brins sur une forme en charbon, fig. 443, et les retenir par des ligatures. Ces

formes sont empilées dans un creuset et recouvertes de poussier de charbon pour empêcher l'accès de l'air pendant la cuisson. Les filaments carbonisés conservent la forme de leur support.

Actuellement, on soumet toujours le filament à une opération appelée /lash in g ou renforcement, qui a pour but de le consolider, de régulariser sa section et lui donner une surface compacte et homogène. Le renforcement se fait en envoyant un courant électrique dans le filament préalablement plongé dans un hydrocarbure gazeux, au milieu d'un flacon où l'on entretient un vide paniel avec une pompe pneumatique à piston. Lorsque, sous l'cfTet du courant, la température du fil de charbon a atteint le blanc, l'hydrocarbure se décompose et le carbone se précipite sur le filament en le couvrant d'une couche graphiiolde, dure et com-

LAMPKS A INCANDESCENCE. 385

pacte, d'un gris d'acier, analogue au dépôt qui se produit sur les cornues à gaz pendant la distillation de la houille. La précipitation du carbone s'observe particulièrement sur les parties du fil dont la section est la plus faible, attendu que le courant les échauffe davantage en vertu de leur résistance plus grande. Le renforcement tend donc à rendre homogène la surface et la section. En outre, la couche brillante déposée j3uit d'un pouvoir émissif notablement plus grand que la surface terne que possède le fil après la carbonisation. Enfin, la haute température atteinte pendant l'opération élimine la plus grande partie des gaz occlus dans le filament et raffermit celui-ci.

La conduciibiliti électrique du charbon déposé est beaucoup plus grande que celle du noyau ; aussi peut on suivre exactement Topéraiion, dans une lampe soumise à une différence de potentiel constante, par l'accroissement du courant dû à la diminution rapide de la résistance du filament.

Le filament préparé et courbé en fer à cheval ou en boucle est soudé à des fils de platine sur lesquels on a, au préalable, écrasé les parois d'un tube en cristal destiné à servir de support aux fils. Par sa composition, le tube doit avoir le môme coefficient de dilatation que le métal, de manière à ce que l'étanchéité des orifices d'entrée soit assurée à toutes températures. Afin de s'assurer de l'observation de cette condition, quelques compagnies fabriquent elles-mêmes le cristal employé à la confection des lampes.

La soudure du filament avec le platine peut se faire par un procédé analogue au renforcement. On chauffe les jonctions dans un hydrocarbure liquide à l'aide d'un courant amené par des pinces de façon à limiter convenablement son action ; le carbone se précipite sur les joints et forme un bourrelet solide et conducteur. D'autres fois, la soudure se fait par une pâte charbonneuse qu'on sèche et carbonise.

Le tube supportant le filament est ensuite soudé dans uneampoule en verre pouvant communiquer par un orifice étroit avec une pompe pneumatique à mercure , capable de produire un vide voisin de 0,0 1 mm de mercure. On se sert d'appareils produisant le vide barométrique ( pompe Geîssler) ou de trompes à mercure (pompe Sprengel) qui possèdent l'avantage d'avoir

une action continue. Ces pompes ont Tinconvénient d'être fragiles, coûteuses et lentes. Il est logique de ne les employer que pour compléter le vide, après avoir , au préalable, relié Tampoule à une pompe à piston pour extraire la majeure partie de Pair qu^elle contient. On annonce même qu'on est arrivé à supprimer complètement les pompes à mercure, grâce aux pompes à piston étagées de manière à produire des raréfactions croissantes et à éviter Timportance des rentrées d'air par les joints, les deux faces du piston de chaque cylindre communiquant avec des réservoirs à des pressions peu différentes.

La pompe a pour objet d'extraire non seulement Pair de Tampoule, mais aussi celui qui est condensé dans le filament, le charbon jouissant de la propriété d'absorber un volume gazeux très supérieur à son volume propre. Il est nécessaire d'extraire l'air occlus pour empêcher la combustion du filament soumis à l'action d'un courant intense, ainsi que pour éviter la désagrégation due à l'effet mécanique suivant. Supposons pour un instant que le fil de charbon soit enfermé dans une ampoule fermée et privée d'air. Au moment où il est porté à l'incandescence par le courant, les gaz occlus atteignent une pression excessive et s'échappent en brisant leur enveloppe et en entraînant avec eux des parcelles de charbon. Lorsque l'action du courant cesse, le phénomène d'absorption se reproduit ; une nouvelle application du courant entraîne une nouvelle perte de carbone. Cette action répétée finit par mettre le filament hors d'emploi et par amener sa rupture , en même temps que l'on constate un noircissement rapide de l'ampoule par suite du dépôt de charbon.

Vers la fin de l'opération d'extraction de l'air, on soumet le filament à un courant croissant progressivement jusqu'à donner à la lampe un éclat supérieur à l'éclat normal. L'échauffement des fils de platine peut alors amener le cristal qui les touche à une température voisine de 3oo<» C , limite à laquelle le cristal commence à se décomposer sous l'effet d'un courant continu. Le plomb se rend à la cathode qu'il noircit, tandis que l'anode donne lieu à un dégagement gazeux qui amène des rentrées d'air dans l'ampoule. On évite ce phénomène par l'emploi de courants alternatifs pour préparer la lampe. L'effet combiné de la chaleur et de la pompe à air détermine l'expulsion de la majeure partie des gaz

LAMPES A INCANDESCKNCK. BSj

«condensés. On chauffe vers 3oo<^ Tampoule elle-même, afin d'expulser Tair adhérent. Sous Tinfluence du traitement qu'on vient ^e lire, la texture du charbon se resserre et le filament devient plus élastique et plus solide.

L'effet mécanique décrit plus haut n'explique qu'en partie la 'Volatilisation du carbone, laquelle se produit d'une manière con- *-»nue sous TelTet de la chaleur. D'après les recherches de M. F. ^V cher, la température de régime des lampes à incandescence est "Voisine de i57o<>C. Lorsque la température dépasse 1600*', la désa- S^égaiion est très active et le globe est susceptible d'être noirci en quelques instants. Il semble, en outre, y avoir un effet de répulsion électrique dans la projection des particules de charbon sur le globe. ^' Edison a découvert qu'en interposant une plaque de platine ^^^re les deux brins d'un filament en fer à cheval porté à l'incandescence par le courant, et en reliant la plaque, à travers Tampoule,

, ^^ galvanomètre sensible pendant que le brin positif est relié

9 ia o

^ ^^^conde borne du galvanomètre, ce dernier accuse un courant

co^ ^'^ positif à la plaque à travers le vide de l'ampoule. Aucun

jhy ^^ ne se manifeste entre la plaque et le brin négatif. M. Fle-

^/ ^ 9^^ a donné à cette expérience des formes diverses, attribue

serve à une désagrégation du brin négatif et à la répulsion

lécules de carbone chargées négativement sur la plaque

électrisent.

.périences faites par M. Hess ont montré que, pour obtenir rendement lumineux , la pression ne doit jamais dépasser de mercure, sans quoi la conductibilité calorifique de l'air ouïe provoque la perte d'une certaine quantité d'énergie.

iggins a essayé deux lampes dans Tune desquelles le vide

tusse aussi loin que possible, tandis que dans l'autre la

atteignait 2,5 mm de mercure. Les filaments étant portés

;e, l'ampoule de la première accusait la température de

celle de la seconde 25o° C. Pour amener les filaments à

^escence, la dépense d'énergie était de 4 watts par bougie

^ premier cas, et de i5,2 watts dans le second.

^^que l'action de la pompe à air est terminée , ce dont on juge ^ ^'^ bruit sec que produisent les gouttelettes de mercure dans la ^^^Pe, il suffit de sceller l'orifice de sortie de l'ampoule et d'appli-

quer à l'embase de celle-ci le dispositif particulier nécessaire pour relier la lampe aux conducteurs qui amènent le courant.

A cet effet, la lampe se place sur un support, douille ou sockct, auquel aboutissent les fils d'alimentation. Le mode de fixation au support doit être simple, solide et de nature à éviter les contacts défectueux qui donnent naissance à des échauffements et à des étincelles nuisibles.

On vérifie le vide des ampoules en présentant celles-ci , dans la chambre noire, à Tune des électrodes secondaires d'une bobine de Ruhmkorff. Si le vide est parfait, il ne se produit pas d'effluve dans la lampe. Un léger résidu d'air, admissible, détermine une effluve sur la paroi du verre, par suite du choc contre cette paroi des molécules mises en vib;;ation. Un excès d'air occasionne un nuage blanc dans l'ampoule. Cet effet est dû à la rencontre des molécules d'air au sein de l'ampoule.

L'effluve ne se produit pas dans une lampe contenant un grand excès d'air, mais, dans ce cas, des vibrations mécaniques imprimées au filament durent beaucoup moins longtemps que si l'ampoule est vide.

On peut faire des lampes à incandescence de toutes dimensions, donnant des intensités lumineuses variant d'une faible fraction de bougie à plusieurs milliers de bougies. Les lampes les plus répandues donnent de lo à 25 bougies décimales (voir étalons photométriques ). On emploie parfois des lampes à gros filaments, dont l'intensité moyenne est de loo à 5oo bougies. Les tensions habituelles pour lesquelles on calibre les lampes sont de 5o, 65 et loo volts. Pour les distributions par courants triphasés , on a employé des lampes comprenant trois brins réunis entr'eux par un bout commun et communiquant avec les trois conducteurs d'amenée des courants par leurs bouts libres. On égalise ces trois brins en les renforçant dans un gaz carburé sous l'influence de courants triphasés.

6g6. — Modes d'alimentation et durée des lampes à incandescence. — Généralement , les lampes à incandescence sont alimentées par des conducteurs maintenus à une différence de potentiel constante, entre lesquels elles sont disposées en dérivation ; d'où la nécessité d'accroître autant que possible la résistance des filaments

LAMPES A INCANDESCENCE. SSq

en vue d'augmenter la tension et , par suite , de réduire la section des conducteurs. On n'a guère dépassé la différence de potentiel de i5o à 200 volts qui conduit, pour les lampes d'intensité lumineuse moyenne, à des filaments longs et fragiles, susceptibles de se briser par les chocs, particulièrement lorsque les lampes sont allumées et que les vibrations mettent en court-circuit une partie du filament. On a cherché à limiter les déplacements de celui-ci par des crochets en platine scellés dans le verre de l'ampoule.

Quelques électriciens ont préconisé la distribution des lampes en série dans les circuits parcourus par des courants constants. On cherche alors à réduire la tension aux bornes des lampes, en donnant à celles-ci des filaments courts et peu résistants, afin de ne pas atteindre des différences de potentiel excessives aux pôles des générateurs. Dans une distribution en série, il faut prévoir un appareil automatique mettant les lampes en court-circuit lorsqu'elles viennent à se briser.

Comme moyen terme, on groupe parfois en dérivation des séries de 2 lampes. Cette disposition n*est pas recommandable parce que si Ton substitue à Tune des lampes d'une série, dont le filament a été aminci par Tusure, une lampe neuve moins résistante, la tension aux bornes de la vieille lampe restante est notablement accrue, ce qui détermine sa rupture immédiate. Cet inconvénient ne s'observe pas au même degré s'il y a cinq ou six lampes dans chaque série et surtout si Ton emploie les conducteurs intermédiaires décrits au

La régularité de la différence de potentiel appliquée aux bornes des lampes a une grande influence sur leur durée. Si l'on dépasse de 10 pour 100 la tension normale, la durée de la lampe est considérablement réduite, de même qu'un accroissement analogue de la température du corps humain détermine rapidement la mort. On a remarqué que l'emploi des accumulateurs est favorable à la conservation des filaments. A première vue, les courants alternatifs paraissent défavorables, mais l'expérience semble avoir établi qu'ils ne sont pas inférieurs à cet égard aux courants des machines continues. La capacité calorifique des filaments limite les variations de température sous les fréquences de courant habituellement employées.

Les diverses parties des filaments s'amincissent avec le temps et

l'on observe une diminution graduelle dans l'éclat d'une lampe soumise à une différence de potentiel constante. Nous reviendrons sur ce point à propos des mesures phoiométriijues.

Après avoir décrit les procédés généraux employés actuellement pour la fabrication des lampes, nous donnerons la description de quelques procédés particuliers, dont certains tendent du reste à être abandonnés et n'ont plus qu'un intérêt chronologique.

697. — Lampe Edison. — Le filament de la lampe Edison est obtenu par la carbonisation d'une languette aplatie de bambou.

On donne aux filaments la forme d'un fer à cheval ou la forme d'une boucle, fig. 444. La boucle occupe moins d'espace en hauteur

Fig. 444.

que le fer à cheval. Elle est, en outre, plus avantageuse au point de vue de l'impression sur l'œil et présente une répartition lumineuse plus uniforme dans lus diverses directions horizontales.

Les languettes sont placées dans des moules empilés dans un four et recouverts de charbon pulvérisé. De cette manière, on évite l'accès de l'air pendant la carbonisation. Dans les premières lampes Edison, la soudure du filament avec les fils de platine donnant accès au courant s'obtenait par un dépôt galvanoplastique de cuivre.

Actuellement, le joint est recouvert d'un dépôt charbonneux séché, puis carbonisé. Par économie, les fils de platine ont justement la longueur nécessaire pour traverser le tube de support en verre. Ils sont prolongés à l'extérieur par des fils de cuivre soudés à l'embase de la lampe. Afin de permettre, de fixer la lampe sur un support.

on coule à la base de Tampoule une gaine de plâtre portant latéralement une vis estampée dans une tôle mince de laiton et, sur le fond , un piton de même métal, fig. 444. Ces pièces métalliques sont soudées aux extrémités des fils de cuivre reliés au filament.

Les fig. 445, 446, 447, 448, 449 et 45o montrent deux modes différents de fabrication de Tampoule et du support du filament. Dans les fig. 448, 449, 460, qui représentent le premier procédé

Fig. 445, 446, 447, 448, 449 et 4^0.

employé, les électrodes métalliques pénètrent dans la lampe par l'extrémité renflée d'un tube en verre écrasé à sa partie supérieure. M . Faraday Proctor a simplifié le montage du support ainsi que

le montrent les fig. 445, 446, 447. L'adht^rcnce de la garniture en plâtre représentée en pointillé est mieux assurée dans ce dernier modèle. '

La lampe se visse sur un support dont la surface latérale interne porte une feuille de laiton, emboutie de manière à correspondre •aux filets de la vis de la lampe. Le fond du support est couvert d'une plaque de métal sur laquelle appuie le piton. Parfois, on munit la douille d'une clef d'interruption qui permet d'éteindre et d'allumer la lampe à volonté. La douille Edison est très satisfaisante aux points de vue de la solidité et de l'efficacité du contact ; elle peut se visser sur un tube par lequel arrivent les conducteurs reliés à la canalisation.

698. — Lampe Swan. — Le filament de cette lampe, courbé en boucle, s'obtient en carbonisant un faisceau de fibres de coton, préparé par une immersion dans l'acide sulfurique dilué.

Les extrémités du filament sont soudées par un dépôt charbonneux à des fils de platine réunis par un petit pont en verre ( * ). Une

Fig. 45 1.

Fig. 453.

ampoule soufflée à la verrerie, suivant la forme indiquée dans la fig. 452, est ensuite coupée comme le montre la fig. 453.

(*) Gordon, A practical treatise ofelectric Ughting, p. 68.

LAMPES A INCANDESCENCE. SgS

Les fils de platine sont soudés au chalumeau avec les bords de l'ampoule, puis les deux parties de celle-ci sont réunies de nou-

veau de manière à donner à la lampe la forme indiquée dans la fig. 4S6. La tubulure inférieure sert à introduire le gaz pendant le

Fig. 455-

renforcement du brin charbonneux, puis à effectuer le vide autour de celui-ci pendant qu'il est soumis à une température croissant jusqu'à l'incandescence.

Actuellement, on abrège la fabrication de la lampe en soudant par écrasement les fils de platine dans un tube en verre, puis en fixant ce tube àl'embase d'une ampoule pourvue d'une tubulure supérieure servant à faire le vide.

394 ^.CLAIRAGE ÉLECTRIQUE.

Le support de la lampe Swan est très simple. Les extrémités des fils de plaiine, recourbées en œillets a a', sont saisies par des crochets b, b', reliés aux bornes A, B auxquelles s'attachent les

Fig. 456.

conducteurs d'alimentation. Pour assurer le contact, on interpose entre la lampe et son support un ressort à boudin R qui tend à les maintenir écartés. Ce système présente une certaine élasticité qui

garantit la lampe contre les chocs brusques qui pourraient provoquer la rupture du filament incandescent. Mais les surfaces de

LAUfES A INCANDESCENCE. BgS

coniact sont restreintes et il arrive souvent que le ressort lire inégalement sur les crochets; l'un des contacts devient alors défectueux et donne lieu à des étincelles qui fondent le 61 de platine.

699, — Lampe Victoria. — Le filament en fer à cheval est une fibre de chiendent carbonisée. Des l£tes de vis d, Axées aux exirémiiés du filament, viennent buter sur des ressorts P, P' reliés au circuit électrique. Des rainures de bayonnette h, traversées par des goupilles /, y, assurent la lampe dans sa position de contact. Une autre disposition , représentée fig. 460 , comporte une attache analogue & celle de la lampe Swan. Le ressort à boudin de cette dernière est remplacé par un épanouissement étoile, formé de deux pièces à charnières qui sont pressées contre l'ampoule par une bague élastique. Les embases de la lampe Victoria sont d'aspect très gracieux.

Fig. 458. Fig. 459. Fig. 460.

700. — L«mpe Cruto. — Premier procédé. M. Cruto avait imaginé de recouvrir de charbon, par l'opération du renforcement, un fîl de platine extrêmement ténu (0,01 mm de diamètre] obtenu par le procédé WoUaslon. Dans ce procédé , le platine , passé à la filière jusqu'au diamètre de o,o3 mm environ, est recouvert d'un

dépôt d'argent, tréfilé de nouveau, puis plongé dans Tacide nitrique qui dissous la gaine d'argent.

Pendant le renforcement du fil de platine placé sous l'action du courant dans un milieu hydrocarbure , la résistance électrique diminue au fur et à mesure que le dépôt s'épaissit et l'intensité du courant augmente progressivement. Lorsque le dépôt a acquis l'épaisseur voulue, ce qu'on reconnaît à l'intensité atteinte par le courant sous une différence de potentiel donnée , on pousse la tension jusqu'à la volatilisation du support de platine ; ce dernier se combine au carbone.

Par suite de la flexibilité du fil de platine , la boucle tend à se déformer, lors de l'envoi du courant, sous l'action électromagnétique due au magnétisme terrestre. Il est difficile d'obtenir, dans ces conditions, des boucles régulières comme celles que présentent les autres lampes. La grande surface d'émission de ces filaments leur assure un bon rendement lumineux.

Second procédé. Le procédé qu'on vient de lire est assez coûteux, car il exige des fils de platine spéciaux et entraîne un renforcement prolongé pendant lequel la consommation d'énergie électrique et les frais de surveillance sont élevés. M. Cruto y a substitué le système suivant, beaucoup plus économique.

A une dissolution filtrée de 80 grammes de sucre dans 200 grammes d'eau distillée, on ajoute, goutte à goutte , 3oo grammes d'acide sulfurique, La liqueur rouge et épaisse est additionnée d'eau jusqu'à la densité correspondant à 2^ Baume, l'uniformité du mélange étant assurée par une agitation continue. On filtre, et la pâté obtenue est passée à la filière. Les filaments ainsi produits sont séchés à l'air, puis à l'étuve, et enfin carbonisés dans des moules remplis de poussier de charbon de bois. Les fils de charbons retirés du four sont renforcés et traités par l'action combinée de la chaleur et du vide, comme on l'a vu précédemment.

701. — Lampe Seel. — La matière première des filaments est constituée par des brindilles enlevées aux stipes d'une sorte de palmier appelé Piassava. La partie blanchâtre de ces brindilles doit ôire enlevée; le reste est amené à l'épaisseur voulue par le passage répété entre un support et une échancrure triangulaire pratiquée dans le fil d'un couteau. Les filaments réguliers ainsi

obtenus, découpés à la longueur convenable, sont fixés par leurs extrémités , à l'aide de cire à cacheter, sur une forme en charbon. Celle-ci est une plaque rectangulaire , présentant vers Tun des bords une fente parallèle à celui-ci , de manière à isoler une tige autour de laquelle on enroule une fois le milieu du filament. Ainsi se trouve assurée simplement la forme en boucle de ce dernier. Les formes, garnies de filaments, sont empilées dans des moules avec de la poudre ténue de plombagine et le tout est porté au four à carboniser. Les filaments charbonneux sont alors placés sous une cloche en verre, qu'on remplit plusieurs fois de gaz d'éclairage, après y avoir fait le vide.

Dans cet état, le filament est soumis à une différence de potentiel capable de le porter à l'incandescence. Précédemment très résistant et fragile, il acquiert ainsi de la dureté et de l'élasticité, devient gris-clair et sa résistance diminue rapidement. On arrête le courant quand celui-ci a atteint une intensité convenable.

Deux fils de platine sont emprisonnés dans une gouttelette de verre ; leurs extrémités supérieures sont aplaties et roulées en tubes dans lesquels on introduit les bouts du filament. On garnit le joint de pâte de charbon qu'on sèche à l'éiuve. Le système est alors soudé dans une ampoule en verre qu'on recuit après la soudure. Le sommet de l'ampoule présente un tube par lequel on la relie à une pompe à air, destinée à commencer l'opération du vide. Celui-ci est poussé aussi loin que possible à l'aide d'un appareil à mercure donnant le vide barométrique ; vers la fin de l'opération, on établit un courant croissant à travers le filament.

702. — Support Westinghouse. — On a représenté, dans les fig. 461 et 462, les détails du support à clef employé par M. Westinghouse. La lampe se termine par une douille saisie latéralement et retenue par l'épanouissement du support, tandis qu'un piton métallique, en relation avec une des extrémités du filament, pénètre entre deux lames de ressort destinées à assurer un bon contact. Une clef à excentrique permet de réunir deux autres lames représentées à la partie inférieure de la fig. 461. Les Américains font grand usage de ces clefs, analogues à celles des lampes à gaz, dans les éclairages privés. En Europe, on préfère, en général, employer un commutateur spécial pour une ou plusieurs lampes

?9^ ÉCLAIBAGE KLECTRIQUE.

et placé, dans l'appartement à éclairer, en un endroit d'un accès facile,pr6s de la porte d'entrée par exemple. Cette disposition

Fig. 461. Fig. 462.

exige un développement plus grand du circuit, mais elle est plus commode que la précédente. Le commutateur peut être rendu visible dans l'obscurité par un enduit phosphorescent.

703. — Monture Grivolas. — Les fig. 463 â 465 montrent les détails de la monture imaginée par M. Grivolas pour les lampes à incandescence. Les HIsZ, Z, qui amènent le courant, sont fixés à des pitons A, A mobiles dans le sens vertical et sollicités vers le

Fig. 463, Fig. 464, Fig. 465.

haut par des ressorts à boudin. La lampe, qui se fixe sur son support par un mouvement de bayonnette, porte, àla partie inférieure, deux contacts métalliques W',, W'j reliés au filament. Dans la fig. 463 on voit , en dessous de ces contacts , un disque commutateur D, mobile autour d'un axe vertical et possédant deux liges

métalliques verticales qu'on peut, à l'aide d'une clef T, amener dans une position telle qu'elles fassent communiquer les pitons A avec les contacts W, Les fig. 464 et 465 indiquent une autre disposition. La clef Djest un cylindre en ébonite mobile autour d'un axe horizontal et traversé par deux goupilles susceptibles de relier le filament aux conducteurs amenant le courant. La fig. 464 représente la position de contact; la fig. 465 celle d'interruption.

Dans les supports sans clef, ces dispositifs sont supprimés et les contacts W'^ appuient directement sur les pitons Aj.

704. — Lampe Bemstein. — M. Bernstein, l'un des promoteurs de l'alimentation en série des lampes à incandescence, emploie des filaments courts et peu résistants obtenus par la carbonisation de tubes en tissus de soie ou en pâte de charbon.

La forme tubulaire sert à accroître autant que possible la surface éclairante. Malgré cette disposition , la grosseur du filament ne se prête pas à un rayonnement aussi considérable que celui existant dans les lampes précédentes. En outre, la perte de calorique par les supports du charbon réduit le rendement lumineux du système.

Le filament ^, de forme reciiligne, est porté par des fils métalliques *, b^ servant à amener le courant, fig. 466. Afin d'assurer la

Fig. 46G.

continuité du circuit des lampes, lorsque le filament vient à se briser, un ressort c, isolé des fils é, ép tend à rapprocher ceux-ci. Lors d'une rupture, le circuit se ferme aussitôt par le contact c.

400 l^XLAIRAGE ÉLECTRIQUE.

Le support porte également un dispositif en vertu duquel un court-circuit se produit au moment où Ton retire la lampe pour la remplacer.

705. — Réparation des lampes à incandescence. Procédé Pauthonnier. — La durée limitée du filament des lampes à incandescence et le noircissement de Tampoule par la volatilisation lente du charbon sont des inconvénients graves, et tout procédé pratique tendant à y remédier mérite un sérieux examen. C'est à ce titre que nous indiquerons la méthode imaginée par M. Pauthonnier. L'expérience dira si la main-d'œuvre du procédé est compatible avec le bas prix actuel des lampes à incandescence.

La lampe défectueuse est percée, à la partie supérieure, d'un orifice suffisant pour l'introduction d'un filament de rechange. Le filament à remplacer est coupé à un millimètre environ des supports de platine. Les extrémités du brin nouveau sont amenées successivement contre les bouts restants et y sont soudées dans une atmosphère hydrocarburée par le procédé déjà décrit. Cela fait, on blanchit le globe à la flamme, de manière à lui rendre son éclat primitif, on y soude un ajutage par lequel on fait le vide et on termine l'opération comme avec une lampe neuve.