Accumulateurs Commelin et Desmazures, Waddel-Entz

— MM. Commelin et Desmazures sont parvenus à rendre la pile De Lalande et Chaperon, § 286, régénérable par l'électrolyse. La solution de zincate de potasse à réduire est enfermée dans un récipient en tôle étamée, contenant des électrodes en toile de fer étamée alternant avec des électrodes en cuivre poreux obtenues en comprimant à une pression très élevée (5oo à 1000 kg par cm^J du cuivre réduit dans les mailles d'un support en toile de cuivre. Les plaques de cuivre poreux ainsi produites sont enfermées dans des sacs en parchemin qui les isolent des toiles étamées.

Pendant la charge, les toiles de fer servant de cathodes se revêtent d'un dépôt de zinc, les anodes en cuivre sont le siège d'un dégagement d'oxygène naissant qui, grâce à la porosité du métal, oxyde ce dernier dans la masse.

D'après les renseignements publiés parles inventeurs, un élément contenant 6 grilles de fer et 5 plaques de cuivre posant ensemble 6 kg et ayant une surface totale, les premières de 70 dcm* et les secondes de 62 dcm^, possède un poids total, liquide et récipient compris, de 18 kg. La force électromotrice est d'un volt et la résis/tance intérieure d'environ 0,002 ohm.

Le régime de charge est de 27 ampères, celui de décharge de 60 ampères et le travail électrique total à la décharge de o,5 kilowatt-heure ou 1,8 mégajoule.

L'accumulateur précédent a été modifié , aux États-Unis, par la

C»« Waddell-Entz, qui a constitué les électrodes positives par une sorte de càble de cuivre, formé d'une lige solide guipée de deux couches de fil de cuivre fin enroulées en sens inverses. Les guipages sont protégés par une tresse d'amiante destinée à éviter la chute de Toxyde de cuivre formé par Télectrolyse.

295 — Accumulateurs à électrodes de plomb. — Une observation fortuite a fait découvrir une combinaison voltaïque qui constitue la base de la grande majorité des accumulateurs actuels. Planté remarqua qu'en employant dans Télectrolyse de l'eau acidulée d'acide sulfurique deux électrodes en plomb, il naît une force électromotrîce de polarisation considérable d'environ 2 volts, pouvant fournir un courant secondaire intense en raison de la grande conductibilité de la solution sulfurique.

Voici comment on peut expliquer les réactions qui se produisent pendant le passage du courant de charge. L'oxygène se porte sur l'anode et s'unit au plomb pouf donner du peroxyde à teinte brune caractéristique , tandis que la cathode se couvre d'hydrogène qui se dégage. Après un certain temps, la surface de l'anode est recouverte d'une couche peroxydée compacte qui s'oppose à l'attaque du métal et l'oxygène se dégage également.

On arrête alors le courant et l'on opère la décharge en réunissant les électrodes par un conducteur ; il se produit une élcctrolyse inverse. L'hydrogène, libéré à la plaque positive, y réduit le peroxyde en protoxyde qui se combine à l'acide sulfurique pour composer du sulfate de plomb. L'oxygène, dégage sur la plaque négative de plomb , oxyde celle-ci et cet oxyde produit également du sulfate en réagissant sur l'acide du bain.

Ces réactions , qui ont donné lieu à beaucoup de discussions, sont généralement résumées par l'équation chimique suivante, dans laquelle le premier membre représente l'état des matières après la charge, le second après la décharge :

Pb 4- 2 H2 S O» -h Pb Oi = Pb S O' -f 2 H^ O + Pb S O».

D'après M. Tscheltzow, le dégagement de chaleur dû aux réactions de la décharge, dans l'hypothèse de la sulfatation des deux électrodes, correspond à 1,93 volt, nombre peu différent de la force électromotrice trouvée par expérience pendant la période moyenne de la décharge.

Toutefois, on observe à la fin de la charge d'un élément une force électromotrice notablement supérieure à cette valeur et dépassant parfois 2,6 volts. Vers la fin de la décharge , la force électromotrîce tombe , au contraire, jusqu'à une valeur minime. M. Robertson attribue ces variations à Télectrolyse de Tacide sulfurique, avec formation d'acide persulfurique (H^ S^ O^) au pôle positif à la fin de la charge. Cet acide est instable et se décompose en donnant naissance à de l'eau oxygénée (H^ O^) qui , au contact de la lame peroxydée , produit une élévation de force électromotrice, ainsi qu'on peut le démontrer expérimentalement en entourant une lame semblable d'un vase poreux contenant de l'acide sulfurique dilué et additionné d'eau oxygénée obtenue par les procédés chimiques ordinaires. Après la charge, l'eau oxygénée se diffuse dans l'électrolyie et la force électromotrice retombe à la valeur normale.

Pendant la décharge, qui donne lieu à une électrolyse de sens inverse à la précédente, l'acide persulfurique et l'eau oxygénée tendent à prendre naissance sur la lame négative et à provoquer une réduction de la force électromotrice de l'élément.

Si, par les plaques sulfatées, on envoie un nouveau courant de charge de même sens que le premier, le sulfate de plomb est transformé à l'anode, où se dégage l'oxygène , en peroxyde de plomb et acide sulfurique. A la cathode, l'hydrogène ramène le plomb à l'état métallique. Les électrodes reviennent donc au même état qu'après la première charge, si ce n'est que la quantité de peroxyde de plomb formée sur le pôle positif est plus considérable, parce que la couche réduite est poreuse et laisse pénétrer plus avant l'action chimique. La plaque négative s'est couverte d'une couche pulvérulente de plomb réduit qui se prête mieux que la surface lisse initiale aux actions chimiques. Par suite de ces deux circonstances, la seconde charge , ainsi que la décharge consécutive , auront une durée plus grande.

En renouvelant un grand nombre de fois les deux opérations, on arrive à former des couches actives assez épaisses pour que les quantités de matières intéressées dans les réactions fournissent des courants de longue durée. Cette série d'opérations s'appelle la formation de la pile.

On remarquera que, par suite de l'attaque du plomb par l'oxygène, la formation de l'anode est plus rapide que celle de la cathode.

Il y davantage, en vue d'obtenir plus rapidement sur les électrodes la quantité de matières pulvérulentes requise, à recourir à des procédés chimiques. Planté a conseillé de plonger les électrodes pendant un ou deux jours dans l'acide nitrique étendu de son volume d'eau. Une petite quantité de plomb se dissout et le métal devient spongieux à la surface des lames, circonstance favorable à la pénétration des actions chimiques en profondeur. M. Epstein a perfectionné ce procédé en utilisant un bain d'attaque à la température de l'ébullition. MM. Crompton et Howell donnent de la porosité aux lames en débitant celles-ci à la scie dans des blocs obtenus par le refroidissement brusque du plomb fondu dans Peau. M. Bansept et d'autres inventeurs obtiennent des plaques poreuses en comprimant des granules de plomb de manière à les agglutiner. Toutefois , il faut plusieurs mois de préparation avant que ces éléments aient atteint la capacité d'emmagasinement suffisante pour un service industriel. Il en résulte une dépense considérable d'énergie électrique, même dans Thypothèse où le courant des décharges est utilisé pour concourir à la formation d'autres éléments.

ag6. — Dispositions données aux électrodes du type Planté. — Dans l'une des formes classiques de l'élément Planté, les électrodes sont formées de deux feuilles de plomb rectangulaires, séparées par des bandes de caoutchouc et enroulées ensemble de manière à pouvoir se placer dans un vase cylindrique plein d'une solution d'acide sulfurique au dixième. Des bandes de plomb, fixées aux électrodes par une soudure autogène , font communiquer celles-ci avec l'extérieur.

Par cette disposition , on obtient une grande surface d'action en même temps qu'un rapprochement des électrodes réduisant à une valeur minime la résistance intérieure de la pile.

Planté a également construit des éléments rectangulaires contenant une série d'électrodes planes et parallèles, les anodes alternant avec les cathodes comme dans les piles à grande surface.

L'action chimique se produisant tout entière à la surface des lames, il y a avantage à réduire le plus possible l'épaisseur de celles-ci en vue d'alléger l'accumulateur. On est toutefois limité dans cette voie par la nécessité d'assurer la solidité et la durée de l'élément. A mesure que la pile travaille, Toxydation amincit de

378 PILES HYDRO-ÉLECTBIQUES.

plus en plus le support de plomb, et il arrive un moment où celui-ci n"a plus la rigidité niicessaire. Il convient de donner aux lames une épaisseur en rapport avec la durée du service exigé de la pile.

Diverses modifications ont été faites au couple primitif de Planté en vue d'activer la formation ou d'accroître la surface utile des électrodes.

397. — Électrodes diverses. Modèles de Montaud, Amould et Tamine. — M. de Montaud donne aux élccirodes la forme représentée dans la fig. 142. Les plaques de même polarité sont réunies à une barre de plomb antimonieux, portant une borne d'aiiache. Des peignes en bois paraffiné, obtenus en entaillant des planchettes par des traits de scie, permettent de maintenir récartemeni des plaques voisines.

M. de Montaud arrive à une formation rapide des plaques en élccirolysant entre celles-ci une solution de litharge dans l'eau chargée de soude caustique par un courant de 5 ampères environ par dcm^ d'électrode. En très peu de temps, les anodes se couvrent

Fig- 142-

de peroxyde de plomb et les cathodes de plomb réduit. Le premier dépôt est assez adhérent ; le second l'est moins et doit £tre soumis à une pression énergique qui le consolide sur les plaques de plomb. Se basant sur cette observation que, à poids égal, des Jîls de plomb ont une surface plus grande que les plaques de mdme épaisseur, MM. Arnould et Tamine ont iormé les électrodes d'un accumulateur en assemblant des tils en faisceaux plats et en les

réunissant par des soudures autOf;ënes transversales vefs les extrémités des faisceaux et, au besoin, dans la partie médiane.

398. — Électrodes Paure. — Le principal perrectionnement apporté aux accumulateurs au plomb est dû à M. Faure, qui, au lieu de déposer les matières actives sur les électrodes par une formation électrolytique longue et coûteuse, a eu l'idée d'appliquer directement sur des plaques de plomb une pâte composée d'oxyde de ce métal malaxé avec une dissolution sulfuriquc qui transforme partiellement l'oxyde en sulfate. Après l'application de la pâte, les électrodes sont séchées à l'air libre de manière à laisser à la réaction le temps de s'achever et de donner au dépôt une consistance suffisante pour qu'il supporte l'immersion dans l'eau acidulée sans se désagréger. Il suffit alors d'une seule charge prolongée pour amener le sulfate à l'état de peroxyde puce à l'anode, et de plomb réduite la cathode. Ainsi on dispose en quelques heures d'un accumulateur contenant une grande quantité de matière active et doué, par conséquent, d'un pouvoir d'emmagasinement considérable.

Dans les premiers accumulateurs de M. Faure, la pâte d'oxyde était simplement appliquée sur des feuilles de plomb, et celles-ci étaient ensuite cousues dans des sacs de feutre. Mais cette dernière substance a l'inconvénient de s'altérer dans l'eau acidulée.

Fig. 145.

399. — Électrodes SelloD, DrakeetGorham, Gadot, Reckenzaun, Laurent Cély, Pescetto, Hagen, Pollak, Tudor. — Une modification heureuse, due à M. Sellon et connue dans le commerce

PILES HYDRO-ELECTRIQUES.

SOUS la marque E. P. S. , consiste en électrodes formées de grilles de plomb fondu dont les trous sont remplis à l'aide d'une pâte à base de minium pour les anodes et de litharge pour les cathodes.

Afin de pouvoir retirer les grilles du moule, on est obligé de donner aux barreaux de celles-ci une section en losange, fig. 143. Il en résulte que le foisonnement des oxydes, qui se produit pendant les réactions , tend à détacher les pastilles enfermées dans les trous.

Pour atténuer cet inconvénient, MM. Drake et Gorham laminent les grilles de manière à les écraser et à produire des cellules intérieures propres à retenir les pastilles comme le montre la fig. 144.

M. Gadot est arrivé à un résultat plus net en réunissant par des rivets de plomb deux plaques coulées séparément, fig. 145.

D'autres artifices ont été imaginés pour retenir les matières actives dans leurs supports de plomb. M. Reckenzaun emploie des électrodes obtenues de la manière suivante. On prépare de petits boudins en pâle d'oxyde de plomb qu'on sèche et dispose suivant des rangées régulières, comme l'indique la figure ci-dessous, au

milieu d'un moule dans lequel on coule du plomb. Les boudins sont emprisonnés dans la masse de plomb, et l'ensemble constitue une électrode possédant une grande souplesse et qu'on peut plier, suivant sa largeur, sans provoquer la chute de la matière active.

M. Laurent Cély prépare de longues pastilles, de forme analogue à celles qu'obtient M. Gadot dans ses plaques, par le moulage du chlorure de plomb fondu. Ces pastilles sont disposées régulièrement et serrées dans un moule à plaques dans lequel on coule du plomb qui les emprisonne latéralement. Le traitement du chlorure de plomb par Télectrolyse ramène le composé métallique au môme état que dans les accumulateurs précédents.

M. Pescetto coule des grilles de plomb dont les nervures présentent des surfaces intérieures rentrantes, en employant des moules où il a placé , au préalable , des pastilles à bords biseautés d'une matière soluble. La dissolution de' ces pastilles donne des grilles dans lesquelles on mastique la pâte d'oxyde.

Les plaques de l'accumulateur Hagen sont constituées par deux grilles minces, réunies par des tiges transversales venues de fonte. Le moulage de ces grilles s'effectue au moyen de noyaux en sable.

M. PoUak prépare très simplement des plaques destinées à retenir les matières actives en passant des feuilles de plomb entre des cylindres de laminoir munis de saillies propres à produire, sur les deux faces des feuilles, des rainures croisées dans lesquelles on loge la pâte.

M, Tudor coule des plaques de plomb épaisses, pourvues de rainures horizontales très rapprochées, dans lesquelles on mastique la matière active. Les plaques sont ensuite écrasées pour assurer le maintien des oxydes, fig. 147 et 148, Au début, ces accu-

Fig. 147. Fig. 148.

mulateurs se comportent comme des couples Faure grâce aux matières ajoutées, mais, après quelques mois de service, c'est l'oxyde formé par l'attaque des supports de plomb qui joue le rôle principal, comme dans l'accumulateur Planté. En raison de la forte épaisseur donnée aux plaques, 8 à 16 mm, les couples Tudor ont une durée très prolongée, mais, par contre, leur poids est considérable par rapport à la capacité utile.

382 PILES MYDRO- ÉLECTRIQUES.

L'expérience amontré que, dans les accumulateurs dont les plaques positives et les plaques négatives sont de mêmes dimensions, les secondes sont déchargées avant les premières ; il suffit de remplacer les plaques négatives déchargées par des plaques fraîches, en conservant les mêmes lames positives pour retirer encore de l'élément une notable quantité d'énergie. En outre, l'oxydation des lames positives tend à provoquer la chute de la matière active ci la désagrégation du support.

Ces considérations ont déterminé l'emploi d'électrodes différant suivant la naiurc du pôle , les plaques positives étant plus solides et recevant moins de matière active que les plaques négatives. La Maison Philippan, de Paris, utilise des plaques négatives à grilles et à nervures renforcées. Les plaques positives sont coulées avec des rainures inclinées qui retiennent la matière et offrent une grande solidité, fig. 148"" et 14%^'.

300. — Dlspositiona des éléments secondaires à grilles. — Les figures 149 et i5o montrent deux dispositions des électrodes de l'accumulateur à grilles. Dans la première, les grilles de plomb reposent sur des tasseaux en bois transversaux disposés au fond du récipient en verre. Les plaques de mêmes polarités sont soudées à des bandes de plomb réunies par des boulons.

La seconde disposition, fig. i5o, présente des plaques négatives

PILES SECONDAIRES OU ACCUMULATEURS. ioi

appuyées par des pieds sur le fond d'un récipient en bois. Les positifs portent à mi-hauteur des rebords qui sont soutenus par

Fig. 149. Fig. i5o.

des supports en ébonite, Les plaques voisines sont maintenues écartées par des bagues de caoutchouc entourant les positifs. Les bandes de plomb, qui réunissent les lames de mêmes noms par une soudure autogène, portent des appendices cylindriques se projetant hors des boites. Sur ces tiges, on passe des anneaux de plomb dur qu'on fixe par des clavettes et qui, par l'intermédiaire de câbles flexibles , permettent de connecter aisément les éléments entr'eux, ainsi qu'avec le circuit extérieur. Ce mode de jonction supprime les ëcrous en cuivre que le liquide oxyde et dont l'enlèvement est difficile. Les plaques supportent une planchette trouée dont la fonction est d'éviter les projections de liquide lorsque l'accunlulateur est placé sur un véhicule et soumis à des ballottements.

Le groupement représenté dans la fig. i5i permet de supprimer complètement les connexions mobiles entre les couples successifs d'une batterie secondaire. Deux lames, une positive et une négative sùnt jumellées par une bande arquée formée en soudant ensemble des appendices venus de fonte avec les plaques.

Des couples de lames semblables sont plongés dans des récipients contigus, en ayant soin d'alierner les plaques positives et négatives à la manière ordinaire. La seule différence est que chaque lame communique individuellement avec une lame opposée de Télétnent

384 PILES SÏDRO-ÉLECTRIQUES,

suivant, au lieu que les lames soient réunies par groupes entre les éléments voisins. Cette disposition facilite le montage et le nettoyage des lames. On peut, en effet, enlever une des plaques jumel-

Fig. i5i.

lées d'une batterie pour la visiter sans interrompre le courant. Toutefois, cette combinaison pèche par certains côtés. Lorsqu'on veut retirer un élément d'une batterie, on est obligé de dégarnir les deux éléments voisins. En outre, les plaques étant disposées parallèlement à la ligne des éléments, il n'est pas possible de voir, comme dans la fig. 149, si les intervalles entre les électrodes sont exempts de parcelles détachées de celles-ci.

Lorsque les points d'entrée et de sortie du courant sont à la partie supérieure des électrodes, la densité du flux électrique est plus grande vers le haut des plaques que vers le pied de celles-ci, d'od résultent des actions chimiques plus actives vers la surface supérieure des électrodes. En vue d'éviter cet inconvénient, la Société d'Oerlikon fait arriver le courant par le bas de l'un des groupes de plaques à l'aide d'une tige de plomb pénétrant jusqu'au fond du vase.

M. Tommasi a imaginé d'envelopper les électrodes des accumulateurs à grilles d'un sac en cellulolde percé de trous. Les feuilles de cette matière sont soudées entr'elles par un mastic de même composition. Cette disposition permet de maintenir la matière active dans les alvéoles des grilles lors des foisonnements provoqués par un régime de courant excessif. Elle se recommande également pour les batteries de tramways soumises à des trépidations.

On attache actuellement une grande importance à la soudure autogène des électrodes de même nom d'un élément et des électrodes de noms contraires des éléments successifs. C'est le meilleur moyen d'éviter toute altération des connexions.

301. — Accessoires des accumulateurs. — Les vases des accumulateurs sont généralement en verre , en bois doublé intérieurement de plomb ou en ébonite. La première substance est préférée pour les installations fixes. Elle permet de voir Tétat des électrodes et de s'assurer de l'isolement des plaques voisines.

Les récipients en bois, rendus étanches par une chemise intérieure en plomb, sont réservés pour les couples secondaires de grandes dimensions.

Afin d'éviter les pertes d'électricité par les dépôts d'humidité qui se forment à la surface des vases, il est prudent de placer ceux-ci sur des isolateurs en porcelaine ou en verre paraffiné. On a employé des isolateurs à rainure circulaire remplie d'huile minérale, mais on tend à abandonner cette pratique par suite de la difficulté de l'entretien de ces isolateurs spéciaux. Lorsque le fond des vases en verre est irrégulier, on dispose ceux-ci dans des baquets en bois remplis de son et posés sur les isolateurs. On évitera l'accès direct des rayons solaires sur les récipients en verre , car il occasionne fréquemment des ruptures.

Pour séparer les plaques d'un élément , on utilise des tubes de verre, des peignes en ébonite ou en bois paraffiné ou des bagues de caoutchouc, commeon l'a vu aux §297, 3oo. D'autres fois, on dispose sur les plaques des cavaliers en bois ou en verre qui les maintiennent écartées. M. Elwell-Parker adopte des grilles en ébonite qui tiennent les plaques à distance et les empêchent de se gondoler. Toutefois , il est préférable d'employer des moyens de séparation permettant aux éclats qui se détachent des plaques de tomber au fond des récipients. C'est dans cette vue qu'on maintient les électrodes à une certaine distance du fond ; de la sorte , les déchets qui s'y accumulent n'amènent pas de courts-circuits.

Le dégagement de gaz qui se produit à la fin de la charge d'un accumulateur entraîne des projections de poussière liquide, qui endommagent les objets métalliques voisins et qui gênent la respiration. On peut empêcher ces projections en recouvrant le liquide d'une feuille de verre ou mieux de paraffine fondue qui se prend en une pellicule facile à enlever. Il faut avoir soin de ne pas s'approcher des éléments avec une lumière à flamme libre parce qu'il se forme, sous la feuille de verre ou de paraffine, des bulles de gaz détonnant

dont l'inflammationproduit des projections dangereuses, MM.Drake et Gorham arrêtent les vésicules liquides entraînées avec les gaz en répandant sur le liquide des accumulateurs de la poudre de liège paraffinée. Quand elle est possible, la meilleure solution consiste à isoler les accumulateurs dans une chambre biefi ventilée, toutes les pièces métalliques sujettes à Toxydation étant enduites d'une peinture protectrice au minium.

302. — Accumulateur plomb-zinc. — Avant de terminer la description des accumulateurs, nous mentionnerons la combinaison imaginée par M. d'Arsonval, et qui consiste à employer des plaques négatives en plomb lisse et à charger de sulfate de zinc Peau acidulée. Le courant primaire précipite le zinc sur la plaque négative, et la plaque positive se peroxyde ; à la décharge, le zinc se redissout, et Thydrogène réduit Toxyde puce en sous-oxyde. Ce couple a une force électromotrice élevée, 2,3 volts environ ; mais il présente un vice capital pour un accumulateur : le zinc se dissout dans Tacide sulfurique en circuit ouvert, de sorte que la charge se perd rapidement, tandis que, dans les accumulateurs précédents, la déperdition de charge, provenant de réactions locales dans les matières utiles, est très lente.

CONDITIONS DE FONCTIONNEMENT DES ACCUMU- LATEURS A ÉLECTRODES DE PLOMB.

303. — Électrolyte. — Les réactions que nous avons indiquées au § 295 montrent que la teneur en acide du liquide qui mouille les électrodes varie nécessairement pendant le fonctionnement d'un accumulateur, puisque le plomb se transforme en sulfate à la décharge, tandis que ce sel est réduit et que Tacide rentre dans le bain à la charge. Il convient donc d'adopter une proportion d'acide telle qu'à la fin de la décharge il en reste une quantité suffisante pour assurer les réactions et pour maintenir la conductibilité du liquide.

L'expérience a démontré que la densité de la solution sulfurique peut varier entre 1,12 et 1,22 ; ce qui correspond à des teneurs d'environ 16 et 3o pour 100 en poids d'acide sulfurique normal,

H^SO'*, Il convient d'employer de Tacide sulfurîque au soufre, exempt de produits arsénieux qui attaquent le plomb en circuit ouvert.

La variation de densité de la solution dépend naturellement de la quantité totale d'électrolyte. Cet élément étant connu , le densimètre fournit un moyen commode de s'assurer du degré de charge des éléments.

On construit des densimètres plats, susceptibles de glisser entre les électrodes des accumulateurs. Il existe aussi des densimètres avertisseurs qui signalent, par la fermeture d'un circuit de sonnerie, la fin de la charge et de la décharge. M. Roux a imaginé un densimètre dont le plongeur déplace une aiguille qui indique à chaque instant sur un cadran Tétat de charge des éléments.

Lorsque les piles secondaires sont abandonnées à elles-mêmes pendant quelque temps, il se forme à la surface des matières actives une croûte compacte de sulfate blanc, peu conductrice, qui nuit considérablement au fonctionnement des couples. Ce dépôt apparaît surtout lorsque les éléments sont déchargés ; aussi faut-il avoir soin de charger les accumulateurs qui doivent être laissés au repos pendant quelques semaines, et de les recharger de mois en mois si la période d'inactivité doit se prolonger.

M. Barber a remarqué qu'on diminue la formation du sulfate blanc en ajoutant à Télectrolyte environ i pour loo de sulfate de soude.

. On peut expliquer la production du sulfate de plomb, à la surface de la plaque négative, par la présence de Teau oxygénée résultant, ainsi que M. Robertson Ta montré , de la décomposition de l'acide persulfurique, § 295, Cette eau oxyde le plomb et lui permet de s'unir à l'acide sulfurique. L'efficacité du sulfate de soude résulterait de ce que l'eau oxygénée ne subsiste pas en présence d'un sel alcalin.

S'il s'est formé sur les électrodes une croûte blanche de sulfate, on peut la faire disparaître en chargeant l'accumulateur avec un courant dépassant notablement le courant normal. Il naît alors une effervescence provenant du dégagement gazeux qui détache le dépôt des plaques. Si ce dernier est trop épais, le mieux est de vider l'élément à l'aide d'un siphon et de frotter les électrodes avec une brosse à carder qu'on glisse entre les plaques voisines. Il faut

éviter de laisser trop longtemps les électrodes exposées à Tair, car le plomb réduit s'oxyde rapidement dans cet état avec dégagement de chaleur.

Il est bon de laisser entre les électrodes un espace suffisant pour que le liquide circule facilement et que les pastilles qui se détachent des grilles tombent librement au fond du vase, sans occasionner de courts-circuits entre les plaques voisines de polarités contraires.

L'écartement des plaques ne modifie pas notablement la résistance intérieure, attendu que le principal facteur de cette résistance réside dans les matières actives qui couvrent les grilles.

Toutefois, lorsqu'on cherche à réduire le volume et le poids des éléments, par exemple pour les piles portatives , on est bien obligé de sacrifier Técartement des plaques et de rapprocher celles-ci. Il faut alors avoir soin de passer fréquemment entr'elles une lame de verre destinée à faire tomber au fond des vases les oxydes qui se sont détachés des électrodes.

Pour les accumulateurs portatifs , la Société d'Oerlikon emploie un électrolyte en gelée obtenu en ajoutant à 3 volumes de solution sulfurique à la densité i,i, i à 3 volumes de silicate de soude dissous à la densité 1,2. Le mélange est coulé dans un moule et se prend en une masse qu'on découpe en tranches destinées à être glissées entre les électrodes des couples secondaires. La gelée est arrosée d'eau de temps en temps. Ce système , imaginé par M. Schoop, maintient les pastilles dans leurs alvéoles et s'oppose à leur chute. Mais, comme l'état de l'électrolyte contrarie la diffusion, la capacité et le rendement sont moindres que dans les couples à électrolyte liquide. La résistance électrique est sensiblement accrue.

304. — Électrodes. — Les électrodes à grille, les plus répandues, se coulent dans des moules en fonte , rappelant le fer à gaufres. Les grilles sont consolidées par un cadre solide renforcé vers le point d'entrée du courant, qui doit supporter les actions mécaniques et chimiques les plus grandes. Dans les grandes électrodes, des nervures intermédiaires plus larges assurent la solidité de la plaque.

On observe que les électrodes des accumulateurs se gondolent parfois par suite d'une action chimique inégale sur les deux faces. Cette tendance au gondolement est plus accusée dans les positifs,

surtout lorsque ceux-ci sont placés aux extrémités de la série des électrodes. C'est pourquoi on a coutume d'employer deux négatifs extrêmes. On réduit le gondolement en donnant une épaisseur suffisante aux plaques. Lorsque le fait se produit, on démonte l'élément afin de redresser les électrodes.

Les grilles des accumulateurs sont en plomb, auquel on ajoute parfois des métaux étrangers pour donner de la raideur aux grilles. Ainsi on allie, dans ce but, au plomb, 5 à 8 pour loo d'antimoine. M. Julien a réussi à obtenir des grilles résistant aux actions chimiques de la pile secondaire , en alliant quelques centièmes de mercure au plomb antimonieux. Cet amalgame s'obtient sans perte de mercure , comme l'a montré M. Pescetto , en projetant dans le bain liquide de plomb antimonieux un tuyau de plomb fermé aux deux bouts et rempli d'un amalgame riche de plomb, obtenu en laissant digérer de la grenaille de plomb dans le mercure. Pour obtenir l'amalgame riche ajouté au plomb avant le moulage des grilles, M. Smith a conseillé d'électrolyser le nitrate de plomb en solution entre une anode en plomb et une cathode de mercure. Ce dernier se transforme peu à peu en amalgame.

Par suite du peu d'altérabilité des grilles ainsi amalgamées dans la masse, il est possible de renouveler plusieurs fois le dépôt de matières actives lorsque celles-ci sont tombées par l'usage.

Les positifs se préparent à l'aide d'une pâte de minium (Pb^ O^) malaxé dans l'acide sulfurique dilué à la densité de i,i; c'est la litharge (Pb O) qu'on emploie pour les négatifs en la malaxant avec une solution acide de densité 1,2. Ces pâtes s'appliquent à l'aide d'une truelle en bois. Aux Etats-Unis, on fait usage d'un outil mécanique qui donne un produit plus consistant.

Les plaques ayant été desséchées à l'air libre, afin d'assurer une bonne consistance aux mélanges sulfatés , on les forme comme suit. Les plaques positives sont chargées pendant 1 8 heures, avec un courant d'une densité de 0,43 ampère par dcm^ et les plaques négatives pendant 120 heures, sous un courant d'une densité de o,36 ampère par dcm^.

La grandeur des trous de grille est loin d'être indifférente. Les réactions qui se poursuivent dans la masse de matière active se propagent graduellement de la surface pulvérulente au support en

SgO PILES HYDRO-ÉLECTRIQUES.

plomb et elles sont d'autant plus lentes que la distance à franchir est plus considérable. Il en résulte que, si les trous sont trop grands, une partie du noyau d'oxyde est inactive. Si l'on calcule d'après la formule du § 290 la quantité d'oxyde sulfatée, on reconnaît qu'en réalité une assez faible fraction de la charge des grilles est utilisée. Il y a donc intérêt à multiplier les trous autant que possible, mais comme par ce fait on alourdit la grille, dont l'épaisseur des barreaux ne peut pas décroître indéfiniment, il y a une juste limite à adopter.

Dans les accumulateurs fixes, on préfère employer des plaques épaisses de longue durée ; pour la traction électrique, on est obligé d'alléger les grilles en faisant un sacrifice sur le temps de service.

Suivant des expériences faites par l'auteur, en 1886, sur des accumulateurs Julien du type tramway, on n'utilise qu'un sixième environ de matières supportées par les grilles de plomb ('). S'inspirant de cette remarque, M. Huber a perforé les pastilles contenues dans les trous des grilles. Par ce moyen , il a accru la surface utile d'attaque en allégeant les électrodes et en permettant aux matières actives de se dilater plus librement , ce qui en retarde la chute.

Toutefois, il ne faut pas espérer arriver à une transformation intégrale des matières actives en sulfate pendant la décharge, attendu que ce dernier n'est pas conducteur. On ne peut dépasser une certaine proportion dé sulfate dans la masse sans réduire notablement le courant de décharge et sans rendre la charge subséquente très difficile.

En opérant sur des accumulateurs E. P. S. du type 1888, MM. Ayrton et Robertson P) ont reconnu que la moitié du peroxyde des plaques positives est transformée en sulfate de plomb

(*) Comptes rendus des travaux du Comité international chargé des essais électriques à l'Exposition d'Anvers. 1887, Liège, Vaillant- Carmanne.

(2) Ayrton, Lamb et Smith : Working efficiency of secondary cells, — Notes on the chemistry of secondary cells. — Journal ofthe Institution oj Electrical Engineers, 1890.

PILE^ SECONDAIRES OU ACCUMULATEURS. 3g ï

à la décharge. Ils ont constaté, en outre, que la matière active forme à la fin de la décharge des granules présentant une couche extérieure sulfatée blanchâtre et un noyau foncé de peroxyde. La proportion de peroxyde transformé en sulfate diminue d'ailleurs à mesure qu'on s'écarte de la surface.

305. — Densité du courant. — La densité normale des courants de charge et de décharge dépend de la forme et des dimensions des électrodes. On a intérêt, en vue de diminuer le temps pendant lequel l'accumulateur n'est pas utilisé, à accroître le courant de charge autant que possible. Mais si l'intensité est trop grande, les réactions n'ont pas le temps de se produire au sein des matières actives, et une partie des gaz provenant de l'électrolyse de l'eau se dégage à l'état de bulles en occasionnant une dépense d'énergie en pure perte, car il n'y a pas de restitution correspondante à la décharge.

Au commencement de la charge, les réactions se produisent plus facilement qu'à la fin, parce que toute la masse de matière active est prête à absorber les gaz naissants, dont l'action s'exerce d'abord sur la surface des électrodes, tandis qu'à la fin les réactions ont lieu dans les couches profondes d'un accès difficile aux gaz et à la solution acide.

Il serait donc rationnel de faire décroître progressivement l'intensité du courant pendant la durée de l'opération. Quelques électriciens ont proposé de charger les couples sous une différence de potentiel constante et égale à la différence de potentiel limite qu'on cherche à donner aux éléments. Il en résulte un courant très intense à l'origine et décroissant progressivement jusqu'à une valeur nulle.

Toutefois, le régime des machines servant au chargement exige fréquemment qu'on s'arrête à une valeur moyenne du courant et qu'on maintienne celle-ci constante. Cette valeur varie, suivant le type des éléments, deo,5 à i,5 ampère par kg d'électrodes. Elle est indiquée par les fabricants.

Les mêmes observations s'appliquent à la décharge des éléments, bien que , eu égard au mode d'utilisation des accumulateurs, on soit souvent forcé d'adopter des régimes variables de courant. L'intensité normale varie de i à 2 ampères par kg d'électrodes dans les types usuels.

392 PILES HYDRO-ÉLECTBIQUES.

On remarquera que, pendant la décharge, l'acide baignant les matières actives se transforme peu à peu en sulfate. Si l'opération se produit trop rapidement, l'afflux de l'acide n'est pas suffisamment actif et la sulfatation est limitée à la couche extérieure des oxydes. Suivant le régime de décharge admis, l'épaisseur du dépôt de matière active devra donc varier.

306. — ■ Variations de la foixe électromotrice. — La force électromotrice de l'accumulateur au plomb est loin d'être constante pendant la charge et la décharge. Au début de la charge , la force électromotrice s'élève rapidement jusqu'à une valeur voisine de 2,1 volts, comme le montre la fig, i52,quî représente les variations de force électromoirlce rapportées aux temps de charge. La progression devient ensuite très lente, et ce n'est qu'à la fin de l'opération qu'on consiate de nouveau une élévation rapide allant jusque 2,3 et 2,4. Si l'on continue la charge au delà des limites ordinairement adoptées, on consiate un accroissement lent de force électromotrice, laquelle peut dépasser 2,65 volts.

Fig. i5ï. Fig. i53.

Cette valeur élevée paraît due à la formation d'eau oxygénée l'anode, g 295. On observe en mûme temps un bouillonnemeni dans l'électrolyte, dû à un dégagement gazeux abondant. Il con' d'arrêter la charge lorsque ce dégagement commence à se manifester, car la production des gaz absorbe de l'énergie en pure perte, ei leur foisonnement au sein des matières actives peut désagrégei celles-ci. Toutefois, avec les accumulateurs du genre Planté (Tudor. etc.), une surcharge ne paraît pas nuisible aux éléments; elle esi même utile au point de vue de la formation des plaques positives.

Si on laisse l'élément au repos après la charge, la force électromotrice tombe progressivement à 2,1 volts, comme le montre la fig. i52. Cette valeur décroît ensuite avec une grande lenteur, par

PILES SECONDAIRES OU ACCUMULATEURS. 3g3

suite des actions locales produites au sein des électrodes. Ces actions consistent dans la combinaison des matières actives avec l'acide sulfurique.

Si Ton décharge l'élément immédiatement après le chargement, la chute de 2,5 volts à 2,1 volts se produit en quelques secondes. La force électromotrice décroît ensuite lentement jusque vers i ,9, fig. i53, puis de nouveau très rapidement jusqu'à une valeur faible. Il convient de ne pas dépasser la valeur de i,85 volt.

Lorsqu'on descend en dessous de cette limite, le rendement de la pile décroît et, en outre, on observe à la surface des négatifs la formation d'une croûte de sulfate blanc qui s'écaille et tombe au fond du récipient, en occasionnant une perte de matière active et d'acide sulfurique.

Si, après avoir poussé la décharge aussi loin que possible, on abandonne l'élément à lui-même, on observe que la force électromotrice reprend lentement une valeur peu différente de 2 volts. Ce phénomène paraît tenir au fait suivant. La chute de force électromotrice est due à la formation d'eau oxygénée à la plaque négative, § 295; lors de la cessation de la décharge, ce composé se diffuse dans le bain, ce qui ramène la force électromotrice normale.

La résistance intérieure d'un accumulateur varie nécessairement par suite du changement progressif de composition de l'électrolyte et des matières actives pendant la charge et la décharge. Pour déterminer cette résistance, on observe successivement la différence de potentiel aux bornes à circuit ouvert et à circuit fermé, ainsi que l'intensité du courant dans ce dernier cas, § 240. Dans les accumulateurs à grilles E. P. S., la résistance intérieure est, en moyenne, d'après M. Ayrton, de 0,12 ohm par dcm^ de surface totale des plaques positives à la charge et de o,o835 ohm à la décharge. On constate que la résistance de l'accumulateur, qui, comme on l'a vu au § 3o3, tient surtout aux matières actives, croît à la fin de la charge et à la fin de la décharge.

307. — Indices de la fin de la charge et de la décharge. — Il est

important, au point de vue du rendement et de la conservation des accumulateurs, d'arrêter la charge et la décharge en temps utile. D'après ce qu'on a vu plus haut, le voltmètre et le densimètre

sont les meilleurs guides à suivre en vue de constater Tétat des éléments.

A la fin de la charge, le premier appareil marque environ 2,3 à 2,4 volts par élément, tandis que le densimètre accuse un poids spécifique qui, suivant la quantité et la teneur de Télectrolyte, varie entre i,i8 et 1,22. Cependant, avec les éléments à formation lente. Planté, Tudor, etc. , il est utile de pousser la charge jusqu'à la tension de 2,6 volts par élément.

Un indice plus frappant de la fin de la charge est Tétat laiteux de Télectrolyte , produit par le dégagement gazeux abondant des éléments de la décomposition de Teau. Toutefois, si la charge est produite par un courant trop énergique, des bulles apparaissent dès le début de l'opération.

La décharge est arrêtée lorsque le voltmètre marque i,85 volt. Comme la force électromotrice a pu se relever pendant une interruption du courant, cet indice n'est certain que si la tension aux bornes est prise immédiatement après la décharge.

308. — Rendement des accumulateurs. — Lorsqu'un élément à grilles est déchargé sous un débit spécifique de i ampère par kg d'électrodes, on estime que sa capacité utile spécifique est d'environ 9 ampères-heure par kg. Avec les électrodes légères employées dans les accumulateurs servant à la traction des véhicules, la capacité peut monter à 1 1 et même à i3 ampères-heure sous un régime de décharge de 2 ampères par kg d'électrodes. Les éléments du type Planté ne donnent guère plus de 4,5 ampères heure par kg.

Si la décharge d'une batterie est trop rapide, l'effet utile peut être diminué d'un tiers et même davantage. On déduit des indications précédentes Vénergie utile restituée par les couples secondaires. La différence de potentiel moyenne étant voisine de 1,9 volt à la décharge, on obtient une énergie spécifique^ par kg de plaques, de 17 watts-heure ou 0,06 mégajoule pour les accumulateurs à grilles destinés aux installations fixes , de 23 watts-heure ou 0,08 mégajoule pour les accumulateurs à grilles légers et de 8,5 watts-heure ou o,o3 mégajoule pour les éléments Planté.

Si l'on cherche le poids d'électrodes nécessaire pour produire ' une puissance électrique disponible d'un kilowatt, on se basera sur ce fait que la densité du courant de décharge varie de i à 2 ampères

par kg. Un kg d'électrodes fournît donc une puissance spécifique de 1,5 X 1,9 = 2,85 waits. Le poids correspondant à la puissance d'un kilowatt est d'environ 35o kg. Un accumulateur de ce poids est capable de débiter une énergie utile d'environ 0,020 X 35o — 7 kilowatts-heure.

Les premiers spécimens d'accumulateurs à grilles ne restituaient guère que 5o pour 100 de l'énergie dépensée. Dans des essais exécutés par l'auteur en 1886 sur des accumulateurs Julien, le rendement moyen en énergie^ obtenu au cour« de 20 opérations (charge et décharge) effectuées dans des conditions variables et analogues à celles de la pratique, a été 78,7 pour 100.

Le rendement en énergie des piles secondaires s'améliore d'année en année, grâce aux progrès réalisés dans la construction de ces appareils, et Ton peut admettre actuellement le chiffre de 85 pour 100 pour les bons systèmes d'accumulateurs. On retiendra que le rendement des accumulateurs croît jusqu'à une certaine limite lorsque le débit diminue, à Topposé de ce qui a lieu pour les transformateurs à courants alternatifs.

309. — Causes de variations du rendement. — Il résulte d'essais très nombreux et très attentifs effectués par M. Ayrton que le rendement d'un accumulateur dépend en grande partie de ses états de service antérieurs. Ainsi, si après avoir surchargé un couple secondaire, on le déch^ge jusqu'à ce que la différence de potentiel tombe à la limite inférieure normale, on peut trouver qu'une charge et une décharge normales faites ensuite donnent un rendement en quantité supérieur à 100 pour 100, la seconde décharge restituant une partie de la quantité dépensée dans la première charge.

Pour obtenir des nombres concordants, il est indispensable de commencer par faire subir au couple une série ininterrompue de charges et de décharges poussées entre les mêmes limites de différence de potentiel. Si l'accumulateur a été antérieurement trop chargé, on constate que les rendements obtenus vont en décroissant jusqu'à une valeur constante. Lorsqu'il a été trop déchargé ou lorsqu'il a été abandonné pendant un certain temps à lui-même, on reconnaît, au contraire, que les essais successifs donnent des rendements croissant jusqu'à cette même valeur constante qui

constitue le rendement vrai. En traitant une batterie d'accumulateurs à grilles avec ces précautions, M, Ayrton est arrivé à un rendement en quantité de 0,97 et un rendement en énergie de 0,87.

La perte en quantité constatée à la décharge provient vraisemblablement des réactions locales qui se produisent sur les électrodes. Dans ses essais, effectués en 1886, Fauteur a constaté un accroissement de poids des électrodes, lors de la décharge, supérieur à Taccroissement indiqué par la formule théorique de la sulfatation.

D'un autre côté, M. Ayrton a reconnu que la variation de température de Télectrolyte ne correspond pas à réchauffement dû au courant, ce qui décèle des réactions chimiques non réversibles dans le couple.

On observe que les actions chimiques ne sont pas les mêmes aux différents niveaux des électrodes. Les différences s'accusent par des collorations différentes et par des duretés inégales des pastilles vers le haut et vers le bas des plaques. On peut attribuer ces divergences à une inégalité dans la répartition du courant dont la densité tend à prendre une valeur plus forte à la partie supérieure des électrodes, par où arrive le courant. En outre, les gaz libérés et remontant le long des électrodes ont une action plus marquée vers la partie supérieure de celles-ci.

310. — Durée des couples secondaires. — Le bon fonctionnement d'une pile secondaire ne s'obtient qu'au prix d'une surveillance méticuleuse des éléments. Les indications du voltmètre et du densimètre doivent être l'objet d'une attention spéciale. Si la force électromotrice d'une batterie n'atteint pas sa valeur normale , il convient de passer chaque élément en revue à l'aide de ces instruments.

Lorsqu'on trouve un élément défectueux, on cherche à voir s'il n'est pas tombé entre les électrodes des pastilles d'oxyde mettant les plaques en court-circuit. Le cas échéant, on fait tomber ces déchets avec une baguette ou une lame de verre. Si une ou plusieurs plaques se sont courbées ou couvertes d'une croûte de sulfate blanc, on vide les récipients et Ton relire les électrodes pour les redresser ou gratter le dépôt avec une lame de verre ou une brosse à carder et l'on renouvelle la solution électrolytique. Généralement, un élément ainsi nettoyé se charge plus rapidement que les autres.

La couleur et Tétat de la surface des plaques sont, dans les accumulateurs à grilles, des indices utiles à observer. Lorsque les décharges ont été prolongées ou encore lorsque les éléments sont restés trop longtemps abandonnés à eux-mêmes, les plaques se couvrent d'une croûte blanche de sulfate de plomb. Si le mal est plus profond, la surface des lames présente des boursouflures, signes avant-coureurs de la chute de la matière active, qui peuvent se manifester également par suite d'un défaut de fabrication ou de qualité des plaques.

Lorsqu'un élément à grilles est bien traité et soumis au régime de décharge normal, on p.eut estimer, avec M. Preece, que les négatifs ont une durée d'au moins dix ans. Les positifs fatiguent davantage et leur service ne dépasse pas deux à trois ans, après quoi il faut renouveler entièrement la pâte contenue dans la grille. Les accumulateurs de tramway sont soumis à un régime forcé et leur durée est beaucoup plus limitée.

PRELIMINAIRES

311. — Définitions. — On a vu , dans les deux chapitres précédents, que la transformation directe en énergie électrique de la chaleur ou du travail chimique n'a pas conduit, jusqu'à présent, à des résultats économiques.

C'est à la transformation du travail mécanique, basée sur les phénomènes d'induction, qu'on doit le mode industriel de production de l'électricité.

Les appareils permettant de réaliser ce résultat sont appelés machines dynamo^électriques. Ils comprennent deux parties essentielles :

10 Un système d'inducteurs^ destiné à produire le champ magnétique dans lequel se développent les phénomènes d'induction. Suivant que les inducteurs sont des aimants permanents ou des électro-aimants, la machine est dite magnéto-électrique ou dynamo^ électrique. Les expressions abrégées, magnétos et dynamos^ sont entrées dans le langage courant pour désigner les machines appartenant à ces deux catégories.

PRÉLIMINAIRES

20 L'induit ou armature que composent les conducteurs déplacés dans le champ magnétique et ^ui soni le siège de forces électromotrices d'induction.

31a. — Machine simple théorique. — Reprenons le cas, traité au § 180, d'une boucle de fil tournant, autour d'un de ses diamètres, dans le champ terrestre, l'axe de rotation étant supposé vertical. Soit qu'on applique la règle de Maxwell, § 167, ou celle de Faraday, § 168, il est aisé de voir que la spire est le siège d'une force électro-

Fig. 154.

motrice d'induction Tariable qui change deux fois de sens par révolution, aux moments où le plan du fil est normal au méridien magnétique. Un tel arrangement constitue une dynamo réduite à sa plus simple expression. L'inducteur est la terre et l'induit la boucle de fil.

La force électromotrice d'induction est exprimée par SXa sin at, formule dans laquelle

S est la surface de la spire,

X l'intensité de la composante horizontale du champ terrestre,

a la vitesse angulaire,

t le temps écoulé entre la position actuelle de la spire et une position initiale, normale au méridien magnétique.

LMntensîté du courant produit est

OÙ r est la résistance du circuit, £ son coefficient de self-induction

et cp Tare dont la tangente est a —,

Cette expression montre que l'intensité du courant ne s'annule pas en même temps que la force électromotrice , mais que la position de la spife pour laquelle le courant passe par zéro fait un angle <p avec le plan normal au méridien et que cet angle doit être compté dans le sens de la rotation de la boucle. Le retard et la résistance apparente du circuit sont d'autant plus faibles que la

constante de temps — est plus réduite.

313. — Commutateur ou collecteur simple. — Dans l'exemple qu'on vient de considérer, le circuit parcouru par les courants alternatifs ne s'étend pas au delà de la spire même. Pour utiliser la force électromotrice d'induction dans des conducteurs extérieurs à la spire, il est nécessaire d'employer un dispositif spécial que l'on désigne sous le nom de commutateur ou collecteur.

Fig. i55.

Si le circuit extérieur doit être parcouru par des courants alternatifs, on ouvre la spire et l'on attache les bouts libres à deux bagues métalliques isolées dont les axes se confondent avec l'axe de rotation du fil induit, fig. i55. Deux ressorts ou balais fixes s'appuient sur les bagues et maintiennent la liaison entre le conducteur extérieur et la partie mobile du circuit.

PRÉLIMINAIRES. 4O I

L'appareil ainsi disposé pour produire des courants alternés dans le circuit extérieur est appelé machine à courants alternatifs^ ou alternateur,

314. — Commutateur redresseur. Angle de calage. — On peut, par un artifice, faire en sorte que les courants recueillis dans la partie fixe du circuit conservent un sens invariable. Le commutateur comprend alors deux coquilles semi-cylindriques isolées , fig. i56. Les ressorts de contact sont calés dans une position

Fig- i56.

telle que leurs communications avec les tronçons cylindriques soient interverties au moment où le courant change de direction dans l'induit. Par ce moyen, les ondes de courant, au lieu de varier périodiquement de sens comme dans la partie mobile du circuit, sont redressées et conservent un sens constant dans le circuit extérieur.

Pour cette raison, l'appareil s'appelle alors dynamo à courant' continu ou dynamo à courants redressés.

Supposons pour un instant que les deux parties cylindriques du commutateur soient infiniment rapprochées sans se toucher et que les ressorts appuient suivant deux lignes géométriques situées dans un plan passant par l'axe de rotation et appelé plan de commutation. Si le circuit était dépourvu de self-induction , le plan de commutation correspondrait à la position de la spire, pour laquelle celle-ci est normale au méridien. Mais, comme la self-induction a pour effet de mettre la phase du courant en retard sur la phase <le

la force électromotrice, le plan de commutation doit être avancé d'un angle cp dans le sens de la rotation. Cet angle s'appelle angle de calage des balais. Il est d'autant plus grand que la constante de

temps — du circuit est plus considérable.

En réalité, on est obligé d'écarter les deux coquilles du commutateur et d'employer des lames touchant celles-ci suivant des surfaces plus ou moins étendues. Il en résulte qu'au moment de la commutation, l'induit tournant est mis en court-circuit pendant une fraction notable de la révolution . De là, des réactions complexes que nous analyserons dans la suite et en vertu desquelles le courant ne passe jamais par une valeur nulle dans le circuit extérieur. L'angle de calage pratique se détermine par tâtonnements en faisant varier la position des balais jusqu'à ce que les étincelles de rupture soient réduites à un minimum.

315. — Induit à double T de Siemens. — La force électromotrice d'une machine telle que celle qui vient d'être décrite serait excessivement faible. Si l'on admet qu'une spire verticale de 100 cm* tourne à raison de 20 révolutions par seconde dans le champ terrestre dont l'intensité horizontale est 0,2 unité C. G. S., on aura 3^Sa = 2 5oo unités C. G. S., soit

2 5oo X 10*-^ = 0,000025 volt.

En vue d'obtenir des forces électromotrices suffisantes pour les applications industrielles , on doit chercher à accroître les trois facteurs 3C, S et a. Pour augmenter la surface induite , on emploie une bobine d'un grand nombre de spires. Les aires de celles-ci s'ajoutent et la force électromotrice est, en appelant S la surface d'un tour de fil et n le nombre de tours,

E = « S JC a sin a/.

Pour accroître l'intensité du champ, on constitue un système inducteur par des aimants ou des électro-aimants. La bobine induite tourne entre les pôles opposés des inducteurs.

En vue de diminuer l'intervalle d'air que les lignes de force ont à franchir entre les pôles, on place, à l'intérieur de la bobine, un noyau en fer doux qui a pour effet de réduire la résistance du cir-

PRÉLIMINAIRES. 4o3

cuit magnétique et, par suite, d'accroître le flux de force utile. Le fil induit est serré sur ce noyau par des frettes de manière à ce qu'on puisse communiquer à l'ensemble une vitesse angulaire considérable, sans courir le risque que la force centrifuge déforme les spires.

Les dispositions précédentes trouvent leur application dans la petite machine magnéto-électrique de Siemens, appareil simple et peu coûteux qu'on emploie souvent pour la production de courants faibles, tels que ceux nécessaires pour les appels téléphoniques.

L'inducteur est un aimant en fer à cheval à feuillets superposés. L'induit, représentédans la fig. 1 57, tourne entre les faces intérieures cxcavées des pôles. C'est une bobine allongée en forme de navette, dont le noyau de fer doux aune section en double T. Le fil est logé entre les ailes du noyau et enroulé parallèlement aux génératrices du cylindre de manière à remplir à peu près complètement les

Fig. 157.

rainures. Le fil des dynamos est généralement en cuivre et isolé par deux ou trois couvertures de coton enroulées successivement en sens inverses. Des ligatures en fil d'acier ou de bronze, noyées dans de la soudure, consolident la bobine. L'axe de l'induit porte à l'une des extrémités le commutateur et à l'autre extrémité une poulie ou une roue d'engrenage , par l'intermédiaire de laquelle la bobine reçoit le mouvement du moteur.

Lorsque l'appareil est destiné à fournir des courants alternatifs, l'un des bouts du fil est soudé à l'axe mobile, l'autre bout à une bague entourant l'axe et isolée de celui-ci. Deux ressorts, pressant l'un sur l'axe, l'autre sur la bague, servent à recueillir le courant.

316. — Machines unipolaires. — Le disque de Faraday, décrit au § 173, est, en réalité, une dynamo d'une très grande simplicité qui fournit une force électromotrice rigoureusement constante, à la condition d'être maintenue à une vitesse invariable. On peut donc obtenir un courant continu sans l'aide d'un commutateur redres-

seur^ en appuyant simplement un balai sur Taxe du disque et un autre sur la périphérie de celui-ci.

Malgré ces avantages, cet appareil n'a pas reçu d'application à cause de la faible force électromotrice qu'il développe. On pourrait accroître celle-ci en multipliant les disques et en les mettant en tension, mais on enlèverait au système son grand mérite, la simplicité. Néanmoins, la route de Faraday est utilisable pour la production des courants très intenses et de faible tension que demandent parfois les applications électrolytiques. Montée sur un axe tournant à grande vitesse, elle constitue un frein simple , à action constante lorsqu'on réunit les balais par un conducteur de faible résistance.

On a donné aux machines basées sur le principe du disque de Faraday le nom assez impropre de dynamos unipolaires^ par opposition aux machines bipolaires ou multipolaires^ dans l'induit desquelles la force éleciromotrice change périodiquement de sens et qui exigent un commutateur redresseur pour fournir des courants de direction invariable.

Nous ne nous occuperons que de cette dernière classe de dynamos, les seules qui aient reçu des applications industrielles. Suivant la forme du commutateur, elles se divisent, comme on l'a vu, en machines à courant continu et en machines à courants alternatifs. Nous étudierons d'abord les premières, dont la théorie est le mieux établie.

317. — Classification des induits. — Les induits des dynamos à courant continu se divisent en trois classes : les induits à anneau, les induits à tambour et les induits à disque.

318. — Principe de l'induit à anneau. — Supposons qu'un anneau de fer doux soit disposé dans le champ d'un aimant dont on ne voit que les pôles N, S, dans la fig. i58. La présence de l'anneau détermine un fantôme magnétique représenté par les lignes pointillées. La majeure partie des lignes de force traverse la masse de l'armature

circulaire et Y entrefer ^ espace compris entre les pôles et Tanneau. Une faible partie du flux, pour laquelle les lignes de force ne sont

Fig. i58,

pas figurées, trouve son chemin par Tintérieur et Texiérieur de Tanneau. Le champ magnétique est d'ailleurs symétrique par rapport à la ligne des pôles.

Admettons qu'une spire de fil glisse sur l'anneau dans le sens des aiguilles d'une montre et occupe successivement les positions ^, é, c, rf. L'application de la règle de Maxwell, § 167, permet de vérifier aisément le sens des forces électrpmotrices d'induction qui se développent dans les quatre quadrants que traverse la spire.

On peut constater que, comme dans le cas de la machine théorique, § 3 12, la force électromotrice d'induction change deux fois de sens par révolution, aux passages de la bobine dans le plan normal à la ligne des pôles. Elle présente des maxima lorsque la bobine traverse cette ligne.

Afin de réaliser plus simplement l'expérience, on enroule le fil à demeure sur l'anneau et l'on communique à ce dernier un mouvement de rotation.

Le champ magnétique dans lequel se meut l'induit n'est guère modifié lorsque Tanneau de fer doux participe ainsi à la rotation du fil; tout au plus y a-t-il une légère déformation des lignes de force due aux courants de Foucault qui se produisent dans le fer.

Si les extrémités des spires induites sont reliées à un commutateur semblable à celui de la fig. i55 et disposé sur l'axe de rotation de l'anneau, on obtiendra, dans un circuit extérieur relié aux balais, des courants alternatifs. Pour redresser ces courants, il suffira de faire usage d'un commutateur redresseur.

319. — Induit annulaire à circuit ouvert. — La fig. 1 59 montre une disposition semblable, utilisée dans la machine Brush. Deux bobines A , A' sont placées symétriquement par rapport à un com-

mutaieur redresseur N. Les communications sont établies de telle manière que les forces éleciromotrices d'induction développées dans ces bobines s'ajoutent et sont redressées par rapport à un circuit extérieur.

En une révolution, les bobines A et A' donnent dans ce circuit deux ondes de force électromotrice dont les maxima correspondent approximativement aux positions voisines des pôles inducteurs N, S, et les minima aux positions situées à 90<> par rapport aux premières.

La fig. i59 montre une seconde paire de bobines, B, B', conjuguées avec un commutateur redresseur M. Ces bobines fournissent

Fig. 159.

des ondes de force électromoirice dont les maxima alternent avec ceux de la première paire de bobines.

Une seule paire de balais très larges met les deux commutateurs en relation avec le circuit extérieur. Dans cette disposition, adoptée par M. Brush,les deux paires de bobines sont reliées en dérivation. Il en résulte le môme effet que si Ton réunissait en quantité deux éléments de pile de forces électromotrices variables.

Ce groupement diminue la résistance intérieure du générateur et produit une certaine unification de la différence de potentiel aux balais ; les ondulations de celle-ci sont moins marquées que dans le cas d'une seule paire de bobines.

Toutefois, il ne serait pas rationnel de laisser dans le circuit les sections de l'induit qui passent dans la région neutre normale à la ligne des pôles NS, car à ce moment l'induction dans le fil est

sensiblement nulle, et les bobines, loin de concourir à accroître le courant dans le circuit extérieur, absorberaient une partie du courant engendré par la seconde paire de bobines qui passe au même instant dans la région du maximum d'action. Afin de tourner cette difficulté, on ménage entre les deux coquilles de chaque commutateur de larges bandes isolées, de sorte que les sections de Tinduit sont mises hors du circuit pendant leur passage dans la région neutre. Une seule paire de bobines communique alors avec le circuit extérieur, la seconde paire étant isolée. Dans la figure, ce sont les sections A, A' qui traversent la région des pôles. Cette disposition a pour effet de produire des fluctuations assez considérables dans la différence de potentiel utile ainsi que dans la résistance intérieure du générateur. Si Ton fait intervenir les réactions de selfinduction dues aux ruptures de circuit, on conçoit que la détermination du courant présente de grandes difficultés. Nous laisserons en ce moment celte question de côté pour examiner une disposition de commutateur plus généralement adoptée. Nous nous bornerons à remarquer qu'après enlèvement des balais, les bobines de l'induit que nous venons d'étudier ont leurs extrémités isolées, d'où le nom d'induit à circuit ouvert donné a celte combinaison. Par opposition, l'induit que nous allons examiner est dit à circuit fermé.

Fig. 160.

320. — Induits annulaires à circuit fermé. Induit Gramme. — Dans l'induit Gramme, les bobines entourant l'anneau ont leurs

MACHINES DYNAMO-ELKCTRIQUES.

extrémités réunies de manière à constituer un circuit fermé. Ces bobines sont reliées à un commutateur ou collecteur unique desservi par une seule paire de balais. Les bouts communs des quatre bobines ou sections A, B, C, D sont rattachés à quatre coquilles cylindriques, isolées les unes des autres et constituant, par leur réunion , un cylindre sur lequel frottent les ressorts fixes r et r' unis au circuit extérieur représenté en pointillé. La ligne de contact des balais est voisine de la ligne neutre PQ.

Pour déterminer le sens des forces électromotrices d'induction dans les diverses bobines , il suffit d'appliquer la règle de Maxwell, § 167. Il est facile de voir que les forces électromotrices produites dans les bobines A et B s'ajoutent, ainsi que celles des bobines C et D. Les courants engendrés dans les deux enroulements BA , CD s'additionnent dans le circuit extérieur. Quelle que soit la position du système, le courant va du balai positif r au balai négatif r' dans le conducteur pointillé.

On remarquera que, pendant que la section A s'approche de la région polaire où l'action est maxima, la section B, en tension avec la première , gagne la région neutre où l'action est nulle. Il se produit là un effet analogue à celui qu'on observe dans les cylindres accouplés des locomotives, où l'un des pistons est au point mort tandis que l'autre est vers le milieu de sa course. Le résultat, dans l'induit Gramme, est une atténuation des variations de la force électromotrice utile.

On peut, en effet, figurer les ondes de force électromotrice dues à l'induction du champ sur Tune des bobines par les courbes a 6, fig. 161 , représentées au-dessus de l'axe des abscisses pour tenir

b' c dr

1 €ûy^

Fig. 161.

compte du redressement par le commutateur. La bobine en série fournira des ondes cd h' c' qui , en s'ajoutant aux premières , donneront d' h" c" d!\ dont les ordonnées présentent des fluctuations d'une importance relative moindre que celles des courbes composantes.

Si, au lieu de quatre bobines, on disposait sur l'anneau huit bobines également espacées, auxquelles correspondraient huit lames au collecteur, les variations de force électromotrice seraient moindres encore , ainsi qu'on le verrait aisément en additionnant les ordonnées des courbes correspondant aux quatre sections en série de chaque moitié de Tinduit.

En pratique, on emploie un nombre de bobines considérable, de sorte que les oscillations de la force électromotrice due au champ des inducteurs sont très faibles. Le régime du courant dans le conducteur extérieur est plus régulier encore, car la self-induction du circuit empêche les variations soudaines du courant et a pour effet de supprimer lesjoints de rebroussement que présentent les courbes de la fig. 161 , lesquelles se raccordent en réalité par des courbes adoucies lorsqu'on fait entrer en ligne de compte la force électromotrice de self-induction.

Dans certaines machines, Panneau de section rectangulaire est complètement couvert de spires formées par des bandes métalliques soudées de manière à constituer des cadres réunis en une chaîne sans fin. Les cadres continus sont isolés par des bandes de mica, mais les surfaces externes restent nues. De cette manière, on peut appuyer directement les balais sur la périphérie de l'induit qui constitue son propre collecteur. Dans ce système , chaque section de rinduit ne comporte qu'une spire, et les oscillations du courant sont réduites au minimum.

Mais, en général, les induits comprennent un collecteur distinct, dont les lames sont en nombre égal à celui des sections de l'anneau. Quel que soit le nombre des sections , le système d'enroulement reste le même. Les bobines élémentaires sont réunies en une chaîne continue , et chaque fil de liaison communique avec la lame du collecteur la plus rapprochée.

Pendant la rotation, toutes les sections situées d'un même côté de la ligne neutre sont le siège de forces électromotrices de même sens qui s'ajoutent ; les courants engendrés dans les deux moitiés de l'induit se réunissent dans le circuit extérieur à la manière des courants produits par deux piles associées en quantité.

321. — Diagramme des potentiels au collecteur. Procédé Mordey.

— Il résulte de ce qui précède que, pendant la rotation de l'induit,

les potentiels des lames du collecteur vont en croissant, des deux côtés de la ligne neutre, à partir du balai négatif jusqu'au balai positif.

Supposons le balai négatif maintenu au potentiel zéro par une liaison métallique avec le sol , tandis que le balai positif est isolé , et portons sur le prolongement des rayons du collecteur passant par les diverses lames des longueurs proportionnelles aux potentiels de celles-ci, nous obtiendrons la courbe de la fig. 162, comprenant deux branches symétriques par rapport à la ligne neutre de la machine.

Le développement suivant une droite de la circonférence externe d'une section droite du collecteur transforme le diagramme polaire des potentiels, dont il vient d'être question, en celui de la hg. i63.

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Fig. i63.

M. Mordey a indiqué le procédé suivant pour déterminer rapidement les points de la courbe. Le balai négatif est relié à l'une des bornes d'un voltmètre dont la seconde borne communique avec un petit balai auxiliaire. On appuie ce dernier sur le collecteur en l'écartant progressivement du balai négatif et en réglant les écarts de manière à insérer successivement les diverses sections de l'induit dans le circuit du voltmètre. Les déviations de celui-ci accusent les différences de potentiel entre le balai négatif et les lames du collecteur et mesurent les ordonnées de la courbe ci-dessus.

L'élément de force électromotrice fourni par chaque section de l'induit est représenté par la différence entre les ordonnées correspondant aux deux lames voisines du collecteur. Cette différence est maxima aux deux points d'inflexion de la courbe , lesquels correspondent aux bobines passant dans la ligne des pôles. Aux extrémités de la ligne neutre, où la courbe présente respectivement un maximum et un minimum, l'accroissement d'ordonnée est nul.

La méthode de M. Mordey est précieuse pour vérifier la symétrie du champ magnétique dans lequel se meut le fil induit. Un défaut de symétrie est immédiatement accusé par une déformation de la courbe des potentiels.

3aa. — Angle de calage. — Lorsque l'induit tourne en circuit ouvert, c'est à dire sans fil de liaison entre les balais, comme on Ta supposé dans le paragraphe précédent , la ligne neutre est normale à la ligne des pôles inducteurs. Il n'en est plus de même lorsque la machine produit un courant. Déjà on a vu, au § 3 14, que, dans une machine théorique dont le collecteur ne comporte que deux lames , la ligne de contact des balais doit être avancée dans le sens de la rotation de Tinduit, afin de tenir compte du retard de phase du courant provoqué par la self-induction du circuit.

L'angle de calage des balais , aussi appelé décalage , correspond à la position des balais pour laquelle les étincelles sont réduites au minimum. Analysons les causes qui amènent ce résultat. Au moment où une section de Tinduit arrive en contact avec un des balais par la lame du collecteur reliée à l'une de ses extrémités elle est le siège d'une force électromotrice minime, puisqu'elle se trouve dans la région neutre , mais elle est parcourue par le courant de circulation de l'induit. Il en résulte qu'au moment où le balai met la section considérée en court-circuit, par suite du contact simultané avec les deux lames du collecteur correspondant aux extrémités de la bobine, il se produit un extra-courant en rapport avec la self-induction de la section. Lorsque le balai quitte ensuite l'extrémité d'avant de la section, celle-ci entre dans la seconde moitié de l'induit , où elle est traversée par un courant de circulation de sens opposé au précédent. Si cette interversion se produisait brusquement, la section commutée opposerait au courant une résistance apparente telle qu'il y aurait une étincelle entre le balai et la lame qu'il vient de quitter. Pour l'éviter, il faut que, pendant la durée de la mise en court-circuit d'une section, le courant change de sens dans celle-ci et y acquière la même intensité que dans la moitié de l'induit dans laquelle la bobine va entrer.

Dans ce but, il convient d'avancer la ligne de contact des balais dans le sens de la rotation de la machine, de manière à amener la

bobine, au moment de sa mise en court-circuit, dans la région du champ capable de produire une force électromotrice qui, combinée à la force électromotrice antagoniste de self-induction de la section, développe un courant qui atteint précisément l'intensité du courant de circulation lorsque le balai quitte Textrémité d'avant de la bobine. En résumé, pendant le temps du court-circuit le courant doit changer de sens dans la bobine commutée et reprendre son intensité normale.

323. — Efifet de la self-induction des spires induites sur le décalage. — Le déplacement angulaire à donner aux balais dépend de la self-induction de chaque section. Celte self-induction croît avec le nombre de spires de la bobine et la section du noyau. Elle dépend, en outre, de Tétat d'aimantation de ce dernier.

Si les inducteurs déterminent un état voisin de la saturation dans le noyau annulaire vers la région neutre , le courant, passant dans la section induite, n'exerce qu'une action magnétisante faible sur le noyau et, par suite, il se produit une réaction de self-induction peu supérieure à celle qu'occasionnerait une bobine semblable dépourvue de noyau. Dans le cas contraire, c'est à dire lorsque l'anneau en fer est loin de la saturation, la force électromotrice de self-induction, qui s'oppose au renversement du courant, est considérable, et, parfois, l'on ne parvient pas à éviter les étincelles, même en amenant les sections commutées jusque sous les pièces polaires.

324. — Effet de la déformation du champ sur le décalage. — Lorsqu'on fait tourner l'anneau sans relier les balais par un conducteur, le courant induit est nul et le champ conserve la forme indiquée dans la fig. 1 58. Mais si l'on relie les balais entr'eux, le courant qui naît dans le fil induit provoque une déformation du champ. En considérant la fig. 164, dans laquelle on a supprimé le collecteur en supposant les balais directement appuyés sur les fils de l'anneau, il est facile de voir que les courants circulant dans les deux moitiés de l'induit tendent à y faire naître des fiux magnétiques qui traversent, l'un le circuit magnétique formé par la partie gauche de l'anneau, l'entrefer de gauche et la pièce polaire N, l'autre le circuit magnétique comprenant la partie droite de l'anneau, l'entrefer de droite et la pièce polaire S.

La combinaison de ces flux avec le champ dû aux inducteurs produit un champ résultant dont les lignes de force sont indiquées en pointillé dans la fig. i65. On constate un affaiblissement du

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champ vers les extrémités B et D des pièces polaires situées vers les balais, et un renforcement vers les extrémités A et C. Le résultat de cette déformation du champ est qu'il faut avancer les balais dans le sens de la rotation d'un angle plus grand que si le flux magné-

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tique avait conservé sa forme primitive, afin de placer les bobines commutées dans un champ assez intense pour amener le renversement du courant.

Le décalage des balais amène une réduction dans le flux total de la machine et, par suite, une diminution dans la force électromotrice de celle-ci En effet, les spires de Farmature comprises dans l'angle de calage tendent à s'opposer au passage des lignes de force dans l'anneau et réduisent par suite le nombre de celles-ci. Ce point sera examiné de plus près dans la suite. La différence entre la force électromotrice de l'induit en circuit ouvert et la force

électromotrice observée quand les balais sont reliés par un conducteur s'appelle parfois réaction d'induit. La réaction d'induit et le décalage sont d'autant moindres que le flux dû aux inducteurs est plus puissant relativement au flux que tend à provoquer Tinduit.

325. — Courants de Foucault dans le noyau et dans le fil induit.

— Nous ne nous sommes préoccupés jusqu'à présent que de l'induction dans le fil qui recouvre l'anneau de fer. Mais il ne faut pas perdre de vue que celui-ci traverse les lignes de force produites par les inducteurs et devient également le siège de courants induits dont la direction générale est la même que celle du flux électrique parcourant le fil de l'anneau. Ces courants de Foucault entraînent une dépense d'énergie en pure perte ; ils échauffent le noyau, ce qui diminue sa résistance mécanique et peut compromettre l'isolement des fils qui le recouvrent ; enfin, ils contribuent à accroître le flux magnétique dû à l'induit.

Poui: atténuer ces inconvénients, il convient de diviser autant que possible la masse du noyau annulaire.

M. Gramme a employé un noyau constitué par un rouleau de fil de fer verni, autour duquel les conducteurs induits sont enroulés transversalement. On a démontré au § 189 que la chaleur due aux courants de Foucault est d'autant moindre que la section des éléments du noyau est plus faible.

L'emploi du fil de fer a l'inconvénient d'accroître la résistance magnétique de l'anneau, car les lignes de force du champ ont à traverser non seulement l'entrefer, mais encore l'espace non magnétique compris ent-re les spires du fil de fer. Afin d'éviter cet obstacle et aussi pour simplifier la construction du noyau, on constitue ce dernier à Faide de disques de fer empilés dans le sens de l'axe de rotation et séparés par du papier ou un vernis isolant. De la sorte, les lignes de force restent dans le fer pendant tout leur trajet à travers le noyau.

Il convient naturellement, dans le calcul de la résistance magnétique du noyau, de décompter le volume occupé par l'isolant, ce qui oblige à accroître la section totale d'autant plus que l'espace perdu est plus grand.

Indépendamment des courants parasites développés dans le noyau, il se produit des courants analogues dans la masse des

MACHINES A COURANT CONTINU. 4l5

fils induits qui passent dans les régions du champ magnétique où rintensité varie rapidement , notamment vers les bords des pièces polaires. Les divers filets élémentaires composant les conducteurs coupent un nombre variable de lignes de force ; d'où il résulte, dans ces filets, des forces électromotrices inégales. Celles-ci étant dirigées parallèlement à Taxe du conducteur donnent, par différence, un courant dans la masse de ce dernier. On arrive à réduire ces effets parasites en composant les conducteurs de faisceaux de fils isolés les uns des autres et tordus de manière que la force électromotrice moyenne soit la même dans chaque élément d'un faisceau. On peut se contenter d'enrouler Tinduit avec des faisceaux de fils de cuivre légèrement tordus ; eu égard à la petitesse des forces électromotrices agissantes, la résistance des contacts des divers brins composant le faisceau suffit pour s'opposer à la naissance de courants parasites sensibles dans la masse du conducteur. La substitution de cordes de cuivre aux conducteurs pleins a notablement amélioré le rendement et abaissé la température des machines à grand débit.

Toutes les pièces métalliques qui servent à consolider Tinduii et qui coupent les lignes de force sont le siège de courants semblables que l'on combat en divisant ces pièces autant que possible et en veillant à ce que, par leur assemblage, elles ne puissent constituer des circuits conducteurs fermés.

Il se produit enfin des courants de Foucault dans les pièces rattachant l'armature à Taxe. Ces pièces traversent les lignes de force pénétrant dans le vide de l'anneau et dues soit aux inducteurs, soit aux courants passant dans la partie intérieure des spires de l'anneau.

On remarquera que l'intensité des courants de Foucault est sensiblement proportionnelle à la vitesse de rotation de la machine, en vertu de la loi générale de l'induction ; de sorte que la chaleur qu'ils développent croît comme le carré de cette vitesse

326. — Hystérésis. — Outre réchauffement dû aux courants de Foucault, il se produit une quantité de chaleur de môme ordre par suite des variations de l'état magnétique du noyau. Pendant une révolution, ce dernier parcourt un cycle magnétique complet, ce qui, en vertu du phénomène d'hystérésis, §§ 61 et 62, représente une

MACHINES DYNAMO-itLECTRIQUES.

perte d'énergîe sous forme de chaleur. Si le flux magnétique reste constant, la perte par hystérésis n'est pas diminuée par le sectionnement du noyau. Par révolution et pour les inductions supérieures à 8 ooo C. G. S., elle est approximativement égale au produit, exprimé en ergs, du volume du fer en cm^ par Tinduction magnétique maxima à laquelle ce métal est soumis, diminuée de 5 ooo. La chaleur développée de ce chef est donc sensiblement proportionnelle à la simple vitesse de la machine, pour un nombre de pôles inducteurs donné. Il est à remarquer qu'au delà d'une induction égale à 8 ooo C. G. S. la perte due à l'hystérésis est sensiblement constante pour un flux total donné à travers le noyau de l'armature, car si l'induction augmente, la section et, par suite, le volume du noyau diminuent à peu près dans la même proportion. On estime que le calorique total dégagé parles courants de Foucault et les effets d'hystérésis du noyau est de l'ordre de celui que le courant produit dans le fll induit.