MACHINES ÉLECTRIQUES

Les machines électriques les plus employées actuellement dans les laboratoires sont les machines à inlluence; pour leur puissance de plus en plus grande et pour leur

j6 macui-xes Électriques

volume, il égalité d'effet, plus réduit que celui des machines a frottement elles sont préférées a ces dernières. Xous rappellerons la disposition générale delà machine de Holtz, puis nous décrirons les machines plus récentes de M. AVimshurst. de M. Voss. et les perfectionnements que M. Bonetti et M. Pidgeon ont fait subir h la machine de M. ^Vimshllrst.

Machine de Holtz. — Cette machine fig. 21) consiste en uu plateau de verre animé dun mouvement de rotation

Machine de Holtz.

autour d un axe perpendiculaire à son plan. Des peignes sont disposés aux extrémités d'un même diamètre et communiquent avec deux tiges mobiles pouvant se rapprocher qui constituent les pôles de la nuichine.

MAC m y F. DE HOLTZ 3;

Vis-à-vis des peignes et de l'autre côté du plateau mobile se trouvent deux inducteurs constitués par des feuilles de papier munies de pointes dirigées vers les parties du disque de verre mobile qui se rapprochent d'elles. Ces inducteurs sont supportés par un plateau de verre fixe muni d'échancrures sur le bord desquelles sont fixées les feuilles de papier qui les constituent.

L'une de ces bandes de papier reçoit une électrisation négative qui lui est communiquée par le contact d'une lame d'ébonite préalablement frottée avec une étoffe de laine. Cette électrisation négative détermine Télectrisation positive de l'une des faces du plateau puis l'électrisation positive de la deuxième bande de papier. L'influence des deux inducteurs sur les peignes qui se trouvent situés en face détermine l'électrisation en sens contraire de chaque peigne. Le jeu de la machine a pour effet d'augmenter l'électrisation des tiges en communication avec les peignes. Si l'on sépare ces deux tiges qui forment les pôles de la machines et qui, pendant qu'on amorce la machine, ont dû être amenées au contact, des étincelles éclatent entre les deux pôles.

Si la machine est ainsi disposée, l'électrisation des deux conducteurs ne peut dépasser une certaine limite. Dès que ces conducteurs sont séparés leur influence réciproque diminue et le jeu de la machine est surtout entretenu par l'influence directe des armatures sur les peignes. Si la déperdition des armatures de papier est assez forte, il arrive alors que la machine cesse de fonctionner. Pour combattre cet inconvénient on ajoute a la machine un second conducteur diamétral muni de peignes et non interrompu qu'on dispose incliné de 3o° environ sur le diamètre des peignes principaux.

Ce conducteur maintient l'électrisation contraire des deux moitiés du plateau mobile pendant que la machine fonctionne.

38 MACniXES ÉLECTRIOIES

Les étincelles fournies par une machine de Holtz ainsi constituée sont assez grêles. On obtient des étin-

celles fortes et nourries en munissant chaque conducteur polaire de condensateurs formés par deux bouteilles de Levde dont les armatures internes sont respectivement mise en relation avec chacun des conducteurs et dont les armatuj'es externes communiquent entre elles.

On augmente la puissance de l'appareil en le constituant par deux plateaux mol:)iles, entre lesquels se trouvent alors disposés deux plateaux fixes supportant chacun les inducteurs des plateaux mobiles. On réalise ainsi deux machines placées côte à côte, mues par le même axe et dont les effets sajoutent.

Machine de M. Wimsburst. — La machine de Iloltz présente linconvénient d obliger ii un amorçage préalable des inducteurs de papier. Si les conditions extérieures sont défavorables, quand latmosphère est humide, la machine se désamorce assez facilement, et la mise en inarche nécessite un chauffage préalable de la machine.

La machine ii influence que M. ^Vimshurst a imaginé joint à la qualité déjà réalisée par la machine de Holtz de fournir un grand débit, celle de ne pas nécessiter d'amorçage préalable. Cette machine est auto-excitatrice, elle peut fonctionner par tous les temps et ne présente pas l'inconvénient de s'inverser ou de se désamorcer pendant la marche.

Elle se compose essentiellement de deux plateaux tournant en sens inverse l'un de l'autre et portant un certain nombre de secteurs métalliques formés de papier d'étain. Sur ces secteurs frottent deux paires de balais portés à l'extrémité de conducteurs diamétraux dirigés perpendiculairement 1 un sur l'autre. Ces conducteurs

MACUIXE DE WIMSIIURST 39

communiquent entre eux et avec le sol. Suivant un diamètre horizontal sont disposées deux paires de peignes entre lesquels passent les plateaux et qui communiquent avec les deux pôles de la machine. Ces pôles sont mis en communication avec les armatures intérieures de deux bouteilles de Leyde dont les armatures extérieures sont reliées entre elles.

Nous empruntons la description détaillée suivante des divers organes de la machine et de sa construction à l'ouvrage de M. Gray (Les machines électriques à influence, traduction de M. G. Pellissier, 1892) dont les indications permettent de construire ii peu de frais une semblable machine.

« La coupe de la machine est représentée par la figure 22. Le bâti se compose d'un cadre rectangulaire en acajou de o,45 m sur o,5o m.

Les poulies F, G fixées à un axe KL sont supportées par les montants KH, LL Elles permettent ii laide de courroies sengageaut sur les gorges (/, e des manchons D, FI de faire tourner ces manchons et les plateaux quils

supportent en sens contraire lun de lautre. La disposition indiquée sur la figure permet de ne pas percer le centre des plateaux ; ceux-ci sont en verre à vitre ordinaire, bien uniforme d'épaisseur et le plus blanc possible ; ils ont 4^ cm de diamètre et sont soigneusement vernis à la gomme laque sur les deux côtés. Pour fixer les plateaux sur les manchons on colle exactement au centre de chaque plateau une rondelle de fort papier

Fig-. •>:}.. — Coupe de la Machino de M. Winishur«t.

4o MAClIiyES ÉLECTRIQUES

d'emballage du même diamètre que le manchon (*).

« On laisse sécher à la lumière du soleil pendant une heure ou deux, puis on colle les manchons sur le papier.

« Les manchons sont percés a leur extrémité la plus étroite, exactement à leur centre, d'un trou rond qui va presque jusquà l'autre bout; dans ce trou on introduit ii frottement dur un tube de cuivre poli dont le diamètre intérieur correspond exactement au diamètre extérieur de l'axe en acier.

« Pour que cette disposition donne de bons résultats il faut que les trous Hl soient parfaitement en ligne droite avec les axes dans le prolongement l'un de l'autre; ces derniers doivent être maintenus par des vis qui traversent le bois et dont les pointes les pressent fortement.

« Les conducteurs diamétraux sont placés sur le prolongement extérieur des tiges d'acier qu^on termine, pour le coup d'œil, par des boules en cuivre.

« Les secteurs ont la forme représentée en S ; il est bon de placer en leur milieu un renflement sur lequel frottent les balais, pour éviter la métallisation des plateaux. On les colle avec le vernis à la gomme laque.

« Pour que les disques de verre ne viennent pas frotter l'un contre l'autre, on colle au centre de leur face intérieure des rondelles 0, O' en ébonite, de i mm. d'épaisseur environ. »

(') On emploie pour cela la coinposiliua suivante :

Fai'ine -i cuillerées

Eau loo grammes

Bichromate de potassium 7 —

La farine et l'eau sont d'abord mélangées et le mélange chaufTé jusqu'à l'ébullition. On le verse alors en tournant sur le bichromate qu'on a réduit en poudre.

Cette composition doit être conservée dans l'obscurité.

MACHINE DE VOSS 4i

Au lieu de construire la machine de M. Wimshurst. avec des plateaux de verre on peut se servir de plateaux d'ébonite. Cette matière se déformant avec le temps et sa surface subissant des modifications chimiques qui la rendent conductrice, il est préférable d'emplover des plateaux de verre. Par contre les plateaux de verre d'un certain diamètre sont fragiles et les machines qui en sont pourvues ne peuvent être animées d'une grande vitesse de rotation, vitesse qu'il est nécessaire de réaliser lorsqu'on veut produire un grand débit. Dans ce cas les machines il plateaux d'ébonite doivent être préférées.

M. Ducretet a construit divers modèles de machines de M. Wimhurst qui lournissent une longueur d'étincelles égale environ à la longueur du rayon des plateaux.

Une machine de 8 plateaux de '-o cm de diamètre montés sur le même axe et portant chacun i6 secteurs, donne pour chaque tour de la manivelle six étincelles de 20 cm de longueur ; on peut avec des condensateurs convenaliles obtenir des étincelles de 26 et 3o cm.

Une machine de douze plateaux peut donner des étincelles de 35 cm.

Dans ces grands modèles les conducteurs diamétraux ou porte-balais sont en deux parties et fixés moitié en bas, moitié en haut de la machine sur des planchettes comme l'indique la figure 28.

Machine de Voss. — ^ oss a apporté un perfectionnement notable h la machine de Holtz en la rendant capable de s'amorcer elle-même.

On peut caractériser la machine de Yoss en disant qu'elle est constituée par la réunion d'une machine de Holtz et d'une machine de Wimshurst.

Les deux inducteurs de papier de la machine de Holtz sont électrisés à l'aide d'une disposition qui leur fait jouer le rôle des doux pôles d'une machine de Wimshurst,

42 MAC/IiyES ÉLECTRfQL'ES

c'est-à-dire que la dissvmétrie électrique qui existe entre ces deux conducteurs est accrue par une disposition

Fig. 23. — ^Inobine (\c M. Wimshurst à douze plateaux.

MACIIISF. DE M. BOyF.TTI

identique h celle qui permet d'accroître cette divergence dans la machine de ^Vimshurst. Des balais métalliques ifig. 24) placés aux extrémités d'un diamètre conducteur frottent contre une pastille métallique qui

Fig'. 24- • — .Machine de ^ oss.

joue le rôle des bandes d'étain de la machine de Wimshurst; cette pastille communique alors son électrisation aux bandes de papier.

Machine de M. Bonetti. — La machine de M. Bonetti(') est une modification de celle de M. ^^ imshurst. Le perfectionnement consiste ii supprimer les secteurs métalliques et à adjoindre deux nouveaux balais frotteurs. Dans

ces conditions le débit se trouve considérablement auo-.

mente, dans le rapport de ?> à i environ.

('] Bonetti. (5oc-/cïc internationale des Electriciens. 7 février 1894.)

44 MACI/I.\ES KLF.CTRIOl'FS

Par contre il est nécessaire cl amorcer la machine de M. Bonetti. Pour cela il suffit de placer le doigt en un point quelconque vers la circonférence de l'un des plateaux extérieurs. Pour renverser la polarité il suffit de placer le doigt au même endroit sur le plateau opposé.

Machine de M. W.-R. Pidgeon. — M. Pidgeon (') s'est proposé de rendre la capacité de chaque secteur de la machine de M. AVimshurst aussi grande que possible au moment de la charge et aussi petite que possible au moment de la décharge de manière que la (juantité d'électricité déplacée par chaque secteur lYit aussi grande que possible.

Dans la machine de M. Pidgeon les secteurs sont à

surface, nombreux et isolés les uns des autres de façon il empêcher toute grande perte d"électricité dun secteur à lautre.

Afin de réaliser ces desiderata les disques de la machine sont en ébonite de 1.6 cm d'épaisseur avec un retrait en profondeur de I cm sur iS,; cm ainsi que l'indique la figure 9.5. Il V a sur chaque disque 82 secteurs en laiton mince portant de courtes tiges auxquelles sont vissées de petites boules de laiton qui servent de collecteurs. Les secteurs .s- occupent le f<)n<l du retrait, les tiges traversent

\ if:f^;m''r-,^^

Yig. ■?.'). — Machine de ^I. W.-R. Pidgeon.

(') Pidgeon. iPhiiosop/iical Magazine, févi-ior 1894.)

MACIII.\E DE M. W.-R. PIDGEOy 45

l'ébonite et les boules h sont vissées par derrière. Le retrait est rempli à chaud d'un mélange à parties égales de paraffine et de résine, égalisé au tour après refroidissement. Les secteurs se trouvent ainsi entièrement novés dans l'isolant; la seule partie par où la charge puisse passer d'un secteur à l'autre, est la boule de laiton.

Afin de diminuer cette perle possible les secteurs font un certain angle avec le rayon du disque de façon que le secteur d'un disque dépasse graduellement celui de l'autre disque et avec un mouvement angulaire quatre fois moins rapide que si les secteurs étaient disposés radialement.

Pendant qu'un secteur est en entier dans un champ d'induction, le suivant y est au trois quarts, le troisième à moitié et le suivant au quart, de façon que la différence de potentiel entre les boules voisines est réduite au quart de la valeur qu'elle aurait si les secteurs étaient disposés radialement. Cet arrangement angulaire des secteurs nécessite un déplacement correspondant des balais pour que le contact ait lieu au moment convenable.

Pour accroître la capacité de chaque secteur au moment où il reçoit sa charge, deux inducteurs fixes sont placés vis-à-vis des disques aux points où les secteurs sont mis en communication avec la terre. Ces inducteurs sont formés de feuilles d'étain noyées dans la cire et supportées par une lame d'ébonite. La charge de chacun lui est communiquée par une pointe traversant un tube d'ébonite et placée vis-à-vis des boules d'un des plateaux en un point où le potentiel est de signe et de valeur convenables. Chaque secteur au moment où il communique avec le sol est ainsi placé entre deux inducteurs pareillement chargés, par suite sa capacité se trouve augmentée et il est susceptible de recevoir une bien plus grande charge d'électricité que si les inducteurs fixes n'existaient pas.

La présence de ces inducteurs fixes à un efiet très

46 nOBISES D'L\DiCTIO.\ ET lyTERHUPTEURS

notable sur le débit de la machine. C'est ainsi que, toutes choses égales d'ailleurs, une même bouteille de Levde chargée avec la machine munie de ses inducteurs hxes donne 54 étincelles, alors qu'elle n'en donne plus que 19 si la machine est privée de ses inducteurs. Le débit se trouve donc triplé par l'emploi des inducteurs.

liOHINES 1) INDICTION

Sans nous arrêter ii la description de la bobine de Ruhmkorir que l'ou trouvera dans tous les traités de Physique, nous nous bornerons à indiquer les divers perfectionnements apportés à cet appareil tant dans le but de le rendre plus puissant que dans celui d'en rendre la construction moins coûteuse.

Bobine d'induction de M. A. Apps. — Dans les bobines de Uulimkortr ordinaires, le cylindre isolant qui sépare les enroulements primaire et secondaire ainsi que les discjues séparant les divers tronçons de l'enroulement secondaire dans les bobines cloisonnées se trouvent soumis à des efforts mécaniques considérables de la part de ces enroulements quand les fils se dilatent ou se contractent sous 1 influence des variations de température. La résistance d'isolement des diélectric{ues se trouvant considérablement diminuée par la traction et la compression, il peut donc résulter de ce mode de construction des bobines, une diminution importante de l'isolation des circuits. De plus ce mode de construction ne permet pas de remplacer le cylindre ou un disque isolant détérioré sans dérouler presque entièremement la bobine.

M. A. Apps s'est proposé de remédier à ces deux inconvénients. Le circuit primaire A (fig. 26) est enroulé sur une monture cylindrique dans laquelle se trouve maintenu, par deux disques latéraux et un bouton central, un fais-

BOBLXE DL\DiCTfO.\ DE 31. A. APPS 4-

ceaii C de tiges de fer. Le circuit secondaire B est enroulé sur une monture cylindrique F, très résistante, supportant sans déformation les eOorts mécaniques résultant des dilatations et contractions du circuit secondaire. Cette monture est fixée dans deux anneaux soutenus par les supports G. Deux viroles I servent à maintenir l'enroulement secondaire dans une position fixe par rapport à la monture. A l'intérieur de cette monture se trouve le cylindre E assurant l'isolement des circuits primaire et secondaire ; il est préservé des efïorts mécaniques par

Fig'. 2G. — Bobine d'induction de M. A. Apps.

la monture. L'enroulement primaire est maintenu dans une position fixe à l'intérieur de F au moyen de deux petits tubes M et de deux bouchons à vis IL

Les cloisons isolantes séparant les divers tronçons du circuit secondaire de la bobine qui est cloisonnée sont soustraites aux efforts mécaniques d'une manière analogue. De chaque côté de ces cloisons et séparées de celles-ci par des ressorts ou des cales en substance élastique, se trouvent d'autres rondelles qui supportent seules les efforts.

Pour pouvoir facilement remplacer les cloisons, M. Apps les forme de deux anneaux 1), D' munis d'échancrures <Z, d' (fig. 27) ; ces anneaux sont placés de manière que l'écliancrurc de l'un corresponde à la partie pleine de l'autre.

48 BOBIXES DIXDLCTIOy ET ISTERRUPTEURS

L'enroulement primaire elle cylindre isolant E peuvent être également retirés avec facilité ; il suffit de dévisser les bouchons H, de tirer les extrémités du fil hors des canaux des supports G et de (aire glisser la bobine A et le cylindre isolant. On peut d'ailleurs fendre le cylindre

l'ig. ■^7. — Cloisons de la liobinc d indiKtion de M. A. Apps.

lougitudinalement de façon à permettre de le retirer sans toucher aux extrémités du fil primaire qui passent dans la fente du cylindre ; mais alors il laut, pour assurer l'isolement, employer deux cvlindrcs semblables, et, après les avoir insérés, les faire tourner 1 un par rapport à l'autre de façon que les deux fentes ne se trouvent plus en regard.

M. Apps a construit ainsi un modèle de bobine qui donne des étincelles de io5 cm de longueur et dont l'induit contient 4^0 kilomètres de fil conducteur.

Système de cloisonnement du circuit secondaire de M. A. Davis. — Le système de cloisonnement du circuit induit que revendique M. A. Davis (') est applicable aux bobines de RuhmkorfF ainsi qu'aux transformateurs h haut potentiel.

Les figures 28 à 35 représentent le mode de construction des bobines élémentaires dont l'ensemble constitue le circuit induit.

(') A. Davîs. lirci'cl anglais, n" S::iO t . du ,9 arril 1808, accepté le i>5 février 1809.

SYSTEME DE CLOISO.\yEMEyT Dr CIRCUIT DE M. DA VIS 49

Au moyen dun coin en acier porté à une température sulfisamment élevée on déforme un disque d'ébonite de

Fip. 28. Fig. 29. Fig. 3o.

Cloisonnement de M. A. Davis.

Fig. j(. Fig. 32.

Cloison de M. A. Davis.

manière a lui donner la section représentée figure 28. Un second coin lui donne la l'orme indiquée figure 29. Un

Fig. 33.

Montage dune bobine élémentaire.

Fig. 34.

Cloison intermédiaire.

Fig. 3.Ï.

Cloison obtenue d'une

seule pièce.

emporte-pièce détache ensuite fig. 3o) la partie centrale!. On obtient ainsi la cloison isolante A ifig. 3i). — De la

TvRP.^iN. Ondes électriques. 4

oo BOBISES D'iyDlCriOS ET ISTERRUPTEIRS

même manière on prépare des cloisons de diamètre extérieur plus faible fig. Sa) mais dont louverture centrale a un diamètre suffisant pour que la cloison C puisse s'emboiter sur A comme le représente la figure 33. Une cloison B (fig. 34) est interposée, dans le montage, entre A et C. — Pour eflectuer le montage on glisse la cloison C sur le cylindre isolant (jui sépare la bobine primaire du circuit secondaire, on applique contre cette cloison C la bobine S' :'fig. 33' dont le fil enroulé en sens inverse de S"

Fig. 3G. — BohiiH" (1 iiuluctiiin tle M. A. Davis.

est soudé à ce dernier en F, puis enfin la cloison isolante A. — On peut d'ailleurs construire Tenveloppe isolante de chaque couple de bobines élémentaires d'une seule pièce comme le représente la figure 35, mais la construction est alors un peu plus délicate car les bobines élémentaires ne peuvent être enroulées à l'avance ; elles doivent être enroulées sur l'enveloppe, et pendant que l'on procède à l'enroulement de la première, S", on réserve la place de l'autre bobine au moyen d'un mandrin que l'on enlève pour effectuer, en sens inverse l'enroulement S'.

La figure 36 donne la coupe d'une bobine d'induction

noDisE Di.xDicnoy de m. EUHC THOMSOX 5i

construite suivant le système de ^I. A. Davis. On remarquera que le diamètre des bobines plates élémentaires va en diminuant depuis le milieu jusqu'aux extrémités.

Bobine d'induction de M. Elihu Thomson. — M. Elihu Thomson *} a imaginé un type de bobine d'induction qui peut être alimentée par le courant ii iio ou 220 volts que distribuent les stations centrales, sans qu'on soit obligé de placer en série avec le primaire une résistance, souvent assez élevée. La présence de cette

Fi^.

— Bobine d'indiielion do M. Elihu Thoiiisnn.

résistance qui a pour effet de diminuer l'intensité du courant occasionne une perte notable d'énergie.

La bobine d'induction qui peut ainsi être directement branchée sur un réseau de distribution, possède trois enroulements. Une première bobine B (fig. 3-) en gros fil joue le rôle de la bobine primaire des appareils ordinaires. Une seconde bobine C à fil plus fin sépare ce premier enroulement du dernier D qui est constitué à la manière des secondaires des bobines usuelles par un fil très (in et très long.

Ces enroulements sont connectés de la manière sui-

(') Elihu Thomson. [T/te Electrical Engineer (New-Yoïk), t. XXIV, p. 77, 29 juillet 1897.)

52 BOniXES D'IXDlCTIOy ET IXTEHRlPrEURS

vante avec les balais de deux commutateurs tournants qui sont montés sur un même axe. Afin de permettre une lecture plus facile, la figure représente ces deux commutateurs placés côte h côte.

L'une des extrémités de la bobine C est reliée à la borne a de la distriliution d'électricité; l'autre, par l'intermédiaire du fil r, au l)alai d frottant sur le premier commutateur tournant. Ce commutateur F porte deux bagues sur lesquelles frottent les deux balais // et/"; sa périphérie est munie de deux secteurs métalliques ^j- et e reliés respectivement aux deux bagues. Dans la position du commutateur, indiquée sur la figure, le courant suit le chemin a C cdefh\ en continuant ;i tourner, il interrompt le courant dans la bof)ino C et un courant induit de faible force éiectromotrice, mais de orande intensité, prend naissance dans la bobine à gros fil B dont les extrémités, reliées aux balais k et m du second commutateur G sont alors mises en court-circuit par le mouvement même de ce commutateur. Ce courant ne tarde pas à être rompu et il en résulte des courants induits de grande force électromotrice dans la bol^ine secondaire D. Pour diminuer les étincelles de rupture des courants et rendre cette rupture plus rapide, on emploie un condensateur E dont une armature est reliée d'une manière permanente îi la borne h du réseau de distribution et dont l'autre armature se trouve mise en communication aux moments opportuns avec les bobines C ou 13 au moyen des balais A et q des commutateurs tournants.

Si cette disposition permet d'utiliser sans pertes énormes le courant distribué par les stations centrales, elle augmente, dans une certaine mesure, le coiit de construction tant par suite de l'augmentation de poids des fils employés (trois enroulements au lieu de deux) c^u'à cause de la main d'œuvre nécessaire pour ces trois enroulements.

rRAySFORMATEUR A HAUTE TESSION 53

Transformateur a haute tension de MM. Wydts-de Rochefort ('). — Non seulement les bobines d'induction ordinaires présentent, ainsi que les types modifiés que nous venons de décrire, l'inconvénient d'un coût élevé, mais le rendement atteint est assez faible (20 p. 100 environ des watts fournis). INIM. AVydts et 0. de Rochefort-Lucav ont construit un transformateur à haute tension, de bien meilleur rendement et qui joint a l'avantage de n'employer qu'une quantité assez restreinte de fil fin pour la construction de l'induit, celui d'utiliser un isolant dont l'état physique ne varie pas sensiblement par l'usage.

Comme le font remarquer MM. Wydts et de Rochetort, aux hautes tensions qui se produisent dans les bobines d'induction, les isolants solides sont facilement traversés par des effluves qui modifiant l'isolant deviennent avec le 'temps de plus en plus importants. Quant aux isolants liquides ils doivent également être rejetés, les courants qui se produisent dans le liquide entre les pôles extrêmes, leur enlevant en grande partie leur efficacité. Aussi les constructeurs ont fait choix d'un isolant pâteux (dissolution de paraffine dans du pétrole chaud) qui offre un état phvsique convenable. Un semblable isolant est lentement décomposé par les actions électriques qui se produisent dans sa masse et il se dépose du carbone pulvérulent. Grâce à la disposition donnée à leur appareil, MM. Wydts et de Rochefort ont évité le dépôt du carbone.

L'inducteur est composé comme dans la bobine de Ruhmkorir d'un novau de fer doux d (fig. 38) autour duquel s'enroule une double couche de gros fil de cuivre e, e' qui aboutit aux deux bornes a et a' servant

(') WvDTS et DK Rochefort. iBullvlia de la Socicte des Ingvnieurs civils, novembre 1897.)

BOBINES D'J.\DLCriOy ET L\TEBBLPrEi'RS

il établir le courant primaire. Un tube isolant /"entoure le faisceau inducteur.

L'induit est composé d'une seule bobine g contenant Goo grammes de fd fin de cuivre de o,iG mm de diamètre.

Cette bobine est placée dans la région médiane de rinducteur ; elle repose sur deux tubes de verre h soutenus par un bloc de bois. Au-dessus, un bouchon de bois / muni de deux tasseaux, repose sur la bobine induite au moyen de deux tubes de verre A,//.

Au lieu dune seule bobine induite on peut en employer deux placées côte à cote parallèlement et connectées en tension.

Ces bobines enroulées suivant le procédé ordinaire sont ensuite immergées 24 heures dans une dissolution chaude de paraOîne dans le pétrole. Après refroidissement dans le bain elles sont mises en place.

Les deux extrémités de l'induit sont reliées aux deux boules 0, 1/ placées dans les bouchons des deux tubulures ni et m' du vase de verre dans lequel le tout est placé verticalement.

Le transformateur ainsi construit (une seule bobine induite) donne de 20 a 22 cm d'étincelles avec 6 volts et 3 ampères, soit 20 watts environ. L'induit de la bobine de Ruhmkorff donnant la même longueur d'étincelles, serait composé de 5o à 60 galettes ou bobines plates accouplées

Fig. 38.

Transformateur à haute tension de MM. Wvdts et de Rochefort.

TRANSFORMATEUR DE M. KLiyOELFESS 55

en tension et séparées par des cloisons solides isolantes. Le poids du fil de l'induit serait de 5 à 6 kgv. Le nombre de Avatts employé, 120 environ.

Lin transformateur plus puissant donne 5o cm d'étincelle avec 12 volts et 6 ampères.

Transformateur unipolaire ('). — Les transiormateurs il un seul enroulement et à deux ou plusieurs enroulements montés en quantité présentent une propriété particulière : entre le sol et le pôle du circuit secondaire correspondant au point de départ de l'enroulement le plus voisin du circuit primaire, on obtient une étincelle environ dix fois plus courte que celle que l'on obtient entre le sol et l'autre pôle du circuit secondaire. MM. Wydts et de Rochefort donnent au premier pôle du secondaire le nom de pôle de petite tension et au second pôle le nom de pâle de liaute tension. En reliant le pôle de petite tension à la terre, on constate que la tension au pôle de haute tension augmente, et l'étincelle qui jaillit entre ces deux pôles parait gagner en intensité. Le transformateur dont le pôle de petite tension est mis en relation avec le sol est dit unipolaire.

Transformateur de M. Klingelfuss (-j. — Une des causes du faible rendement des bobines de RuhmkorfF est due à la forme de l'armature de fer doux sur laquelle s'enroule la bobine inductrice, f^es extrémités de cette armature restent assez éloignées l'une de l'autre (de toute la longueur de la bobine). Il y a avantage à les rapprocher le plus possible. Le novau de fer du transformateur a haute tension construit par M. Klingelfuss a la forme d'un fera cheval (fig. 3y) et peut être complètement fermé par une armature A qui prend place entre les deux branches

(') Wyuys et DE RociiEi-ORT. Société française Je Pliijsique, (J mai 1898. (") H. Veillon. Archires de Gevèt'e, octobre 1898.

56 nOBLXES DISDK TIOS ET I.\TERRil>TEi'RS

a, a. Au lieu d'une traverse laite d'un seul morceau, les

branches a, a, peuvent être réunies par une armature A^Aj fendue verticalement en son milieu et présentant entre ses deux parties un intervalle de quelques millimètres. Le noyau entier et les traverses sont formés de lamelles de fer doux séparées par du papier. Deux paires de bobines primaire/.»,/^' et secondaire s, s' sont disposées sur les deux branches verticales du novau, les secondaires entourant les pri-

Fig. 39. — Coupe du transCorniateur de M. Klingelfuss.

Fig. 40. — Transformateur do M. Klingclfuss.

maires. En dehors de la forme du fer doux, ce qui distingue l'appareil de jNI.. Klingelfuss (fig. 4o) des bobines ordinaires, c'est l'enroulement du fil secondaire

TRAySFORMATELR DE M. KLI.\GELIUSS 37

qui, par un procédé de fabrication dont linventeur garde le secret, est combiné de manière à écarter les spires les unes des autres en raison de leur différence de potentiel.

Les deux paires de bobines peuvent être utilisées en les disposant en série ou en les reliant en quantité.

Le nombre des spires de l'inducteur et de l'induit est de Ijeaucoup inférieur au noniltie de spires que présente

ificro coulombs

sooc

35 <fO smperes

Fig. 41. — Courbes résumant l'étude comparative d'un transformateur Kling-elfuss et d'une bobine Ruhmkorff.

une bobine Ruhmkorff pouvant fournir la même longueur détincelles.

Alors que le primaire d'une bobine construite par ^L Carpentier et mesurant 0,62 m de longueur sur 0,22 m de diamètre contient 022 spires, le primaire de l'appareil de ^L Klingelfuss a 112 spires seulement. Au lieu de i53 000 spires induites, il n'y a que 18 000 spires induites. Dans cet appareil le fil induit a 0,2 mm de diamètre au lieu de 0,16 mm. Les sections sont donc dans le rapport de 10 à 6. La résistance du circuit induit est de 8 000 ohms au lieu de 5o 000 ohms qu'elle présente dans la bobine de Ruhmkorff.

Les quatre courbes de la figure 4 ' permettent de com-

o8 BOniXES D'L\DUCTIO.\ ET ISTERHlPTEiRS

parer les quantités d'électricité induites par un courant variant de 5 à 45 ampères : i° dans une bobine de Ruhnikorll" ; 2" dans le transformateur Klingelfuss dont les deux primaires sont reliés en (quantité et qui nest pas muni de Tarmature A ; 3° dans le même appareil muni de larmature A ; 4" enfin dans ce transformateur muni de son armature moljile et dont les primaires sont reliés en série.

On voit par ces courbes, qui résultent dune étude comparative faite par M. Yeillon, que la quantité d'électricité induite est environ trois fois plus grande lorsque le transformateur est muni de son armature mobile A que lorsqu'il en est démuni. Elle est six Ibis plus grande dans le translormateur muni de l armature (pie celle induite dans la bobine construite par M. Carpentier.

(^)uant à la tension en circuit ouvert, elle est à peu près la même avec les deux appareils. La longueur des étincelles atteint 42 à 43 cm. Mais les étincelles fournies par le transformateur Klingelluss ont à longueur égale une auréole beaucoup plus grande que celles de la bobine de RuhmkorfF.

A aj centimètres on sépare encore par le souffle l'auréole qui s'écarte sous forme de véritables flammes, chose que l'on ne réalise plus guère avec la bobine de RuhmkorfF au delà de - à 8 centimètres.

On utilise aujourd'hui deux genres différents d'interrupteurs, l'interrupteur de Foucault, dont on trouvera la description dans tous les traités de Physique et l'interrupteur genre Wehnelt.

L'interrupteur de Foucault que l'emploi des puissantes bobines d'induction nécessite, présente l'inconvénient d'être un peu lent. Les perfectionnements que l'on a lait

lyTEHRLPTELRS DE MM. WïDrs ET DE ROCllEFORl jg

subir à cet appareil ont eu principalement pour but de le rendre plus rapide.

Les interrupteurs du crenre ^Vebnelt joignent a l'avantage d'être rapides celui de ne pas nécessiter, comme l'interrupteur de Foucault, de fréquents nettoyages. Dautre part on ne peut régler a volonté la fréquence (nombre d'interruptions à la seconde) des interrupteurs du genre Wehnelt alors qu'il est aisé d'effectuer ce réglage avec les interrupteurs du genre Foucault. Aussi avant de décrire les diverses formes des interrupteurs de Wehnelt décrirons-nous les perfectionnements apportés à 1 interrupteur de Foucault.

IxTElîHUPTEURS DU GENRE FoUCAVLT

Nous rangerons dans ce oenre non seulement les interrupteurs qui utilisent le mouvement alternatif d'une tige oscillante, que ce mouvement soit obtenu par un trembleur, avec ou sans l'aide d'un électro-aimant, ou qu'il soit produit à l'aide d'un moteur rotatif, mais encore tous les interrupteurs qui exigent la mise en mouvement d'un dispositif mécanique avec ou sans production d'un jet de mercure.

a. Interri/pteiirs à treinbleitrs.

Interrupteur de MM. Wydts et de Rocbefort[^). — Cet interrupteur présente les dispositions générales de l'interrupteur de Foucault.

Un électro-aimant communique un mouvement de trembleur à une tige qui plonge dans un godet de mercure. Les interruptions du courant dans le circuit comprenant l'électro-aimant sont obtenus à l'aide de deux contacts

(') \VvDTS et DE RocHEFORT. {Bitllctin de la Soclélc des ingénieurs cii'ils, décembre i8y8.)

BOBLXES D L\DUCTION ET lyTERRUPTELRS

(le platine que le mouvement même de la tige amènent il se toucher puis ii sécarter lun de l'autre (Hg. 42). Le perlectionnement apporté \\ l'interrupteur de Fou

cault réside dans la liaison existant entre la ticce verticale qui plonge dans le mercure et la tige horizontale portant 1 armature de fer doux par l'attraction de laquelle l'électro-aimant communique un mouvement de va et vient au

lyTERRUPTEURS DE M. C. MARGOT 6i

système des deux tiges. Au lieu dètre invariablement fixées l'une à l'autre comme dans l'interrupteur de Foucault, ces deux tiges sont reliées à l'aide d'un ressort très flexible formé de minces feuilles de clinquant.

La tige plongeant dans le mercure est de plus légèrement aplatie. Grâce à cette liaison, le mouvement de la tige dans le mercure est un mouvement vertical, et la tige est guidée par le liquide lui-même, ce qui empêche les projections.

Cet interrupteur permet d'obtenir des interruptions très rapides, comparables n celles que donne un diapason, alors que la tige interruptrice effectue à chaque allée et venue une course dépassant i, 5 cm.

On peut faire varier l'amplitude des vibrations en agissant sur un bouton à vis solidaire d'un des contacts en platine servant à l'interruption.

Pour faire varier la durée de la vibration et par suite la fréquence de l'interrupteur, on déplace un poids sur une tige ronde fixée au-dessus de l'armature. En enlevant cette masse, les vibrations deviennent extrêmement rapides, elles atteignent les nombres de loo à i5o à la seconde.

L'interrupteur ne dépense pour sa marche, d'après MM. Wydts et deRochefort que i watt 8 (o, 3 ampère et 6 volts).

Interrupteurs de M. C. Margot[^). — M. C. ^Lugot a imaginé un dispositif de l'interrupteur de Foucault qui en rend la construction des plus faciles.

Une hélice d'un nombre restreint de spires d'un gros fil de cuivre (-) est placée à l'intérieur d'un flacon à large

C) C. Margot. (.-l/'fAn'cs rfe Genève, 4° période, t. III, p. 554, i5juin 1897.) (■) Les spires au nombre de i5 ont 24 "im de diamètre et sont formées

d'un fiJ de i,:'î mm de diamètre. Elles sont séparées par un intervalle

de I mm.

■si;

l""ig. -îj. — Interriip teur de M. Margot Premioi- dispositif

62 nonixES D'ixDUcrioy et ixterrlpteurs

goulot contenant une couche de mercure recouvert d'une couche d'eau. L'une des extrémités de Ihélice (fig. 43) est fixée au bouchon qui Terme complètement le flacon. L'autre extrémité redressée sur 6 à 8 cm vient plonger verticalement dans le mercure. Une tige de métal t traverse le bouchon et vient amener le courant au mercure, de là à la spire par laquelle le courant sort de l'interrupteur pour parcourir le primaire de la bobine d'induction.

Par suite du passage du courant dans les spires, il se produit une attraction énergique des spires, l'hélice se contracte, l'interruption se produit. L'élasticité du métal ramenant l'hélice à sa forme primitive, le courant traverse de nouveau le circuit primaire et ainsi de suite.

On amplifie l'action attractive des spires de l'hélice en disposant à son intérieur un barreau de fer doux a fixé au bouchon du flacon.

Les oscillations de la spirale ont une amplitude dépassant 2 cm pour des courants de i5 à 20 ampères. La vitesse de l'oscillation dépend du diamètre du fil et du nombre des spires.

A l'aide d'une pince ou d'un écrou immobilisant vm certain nombre de spires on peut modifier h volonté la rapidité des oscillations.

Un second dispositif d'interrupteur (fig. 44) donne une rapidité plus grande encore ; sa construction est un peu moins simple. Le fonctionnement est inverse : la spirale de cuivre B est

Fig. 44. — Interrupteur de M . Margot.

Second dispositif.

IMEnniPTELR KI.ECTROMAGM-rnqrE DE M. VI/.LAIUJ 63

fixe, la tige de fer doux a se meut h son intérieur.

Pour donner plus de puissance à l'appareil la spirale est formée par une bobine de gros fil de cuivre isolé B de a à 3 mm de diamètre.

La tige de fer, soutenue par un ressort antagoniste, a une de ses extrémités à la bauteur du centre de la JJobine, l'autre extrémité dépasse la partie inférieure de la bobine de deux fois la longueur de celle-ci ; cette extrémité porte une pointe en cuivre ou en platine au moyen de laquelle se fait le contact avec le mercure.

Interrupteur électromagnétique de M. P. Villard (') . — Le mouvement de cet interrupteur est produit par l'ac-

V\g. 45. — Interrupteur olcctroniagiiétique de M. P. Villard.

tion d'un aimant permanent sur le courant \x interrompre.

Une tige en cuivre C (fig. 45) est fixée à une lame élastique

C formant ressort de torsion et sous l'action de laquelle elle

peut vibrer. Cette tige porte une pointe de nickel P qui

C) P. ViLLAKD. [Socich' fi (induise ilc l'/i i/si,/ ne. 4 iiiiveiiiltrc |S().S.)

BOBINES D'INDUCTIOX ET INTEBRIPTEUBS

plonge h chaque vibration clans le mercure d'un godet G et produit ainsi les interruptions périodiques du courant.

Un aimant permanent I) est orienté de manière à ce que le champ magnétique qu'il produit tende ii souleverla tige dès que le contact avec le mercure établit le courant.

Il s'ensuit qu'à chaque vibration la tige mobile reçoit une impulsion qui entretient son mouvement avec une amplitude suffisante.

On peut d'ailleurs faire varier la fréquence des interruptions a l'aide d'une masse additionnelle M convenablement disposée.

Ce modèle d'interrupteur est destiné à donner 20 interruptions environ par seconde. L'aimant et la tige

Fig. 4G. — Iiiterruptour de M. P. Villard relevé pour lo nottoicinonl du godet G.

vibrante sont portés par une planchette articulée à charnière (fig. 4^^) sur le socle; on peut ainsi sortir le godet à mercure sans changer le réglage.