DYNAMOS A COURANT CONTINU

Turbo-générateur électrique. — On sait que le rendement pratique des machines à vapeur à mouvement alternatif, qui utilisent la pression de la vapeur, s'éloigne beaucoup du rendement théorique donné, à la limite, par le cycle de Carnot. Aussi a-t-on songé, depuis un certain nombre d'années, à remplacer ces machines par des turbines à vapeur, fondées sur le même principe que les turbines à eau. Ces appareils commencent à être employés assez fréquemment dans les installations électriques : aussi croyons-nous devoir en dire quelques mots.

Au lieu d'utiliser la pression de la vapeur, les turbines laissent cette vapeur se détendre d'elle-même, en prenant la vitesse déterminée par les pressions des deux milieux où l'on opère (chaudière et condenseur, chaudière et atmosphère ou pression intermédiaire) ; elles utilisent ensuite cette énergie cinétique dans un mécanisme semblable aux turbines, qu'elles mettent en mouvement par une modification continue de la J. Lefèvre. — Nouv. électr. 3

direction de la vitesse relative et une réduction graduelle de la vitesse absolue.

L'un des premiers appareils de ce genre fut le turbomoteur Parsons, construit vers 1884 et plusieurs fois modifié depuis. Les turbines de Last, de Daw, de Mac-Elroy, d'Edwards, de Seger sont des machines du même genre.

M. de Laval a imaginé en 1891 un moteur dont le dispositif est très différent et qui donne des résultats bien supérieurs.

Cet appareil se compose d'une boîte d'arrivée de vapeur, dans laquelle fonctionne un obturateur très sensible, mû par un régulateur à force centrifuge. Au sortir de cet obturateur, la vapeur se répand dans une couronne circulaire, d'où divergent un certain nombre de canaux à section croissante, dans lesquels la pression passe de la valeur qu'elle avait dans la chaudière à celle qui correspond à l'échappement, tandis que le fluide acquiert une vitesse croissante.

La vapeur vient frapper alors les aubes d'une roue montée sur un arbre élastique, et leur communique un mouvement de rotation si rapide qu'elle ne reste pas

plus de p^^^^ de seconde dans les aubes; elle sort

ensuite directement par le tuyau d'échappement. La turbine, en tournant, entraîne l'arbre, dont l'extrémité porte un pignon à dents hélicoïdales et doubles dentures inclinées symétriquement, qui engrène avec une roue de diamètre dix fois plus grand; l'axe de cette roue porte une poulie ou le plateau d'en- Iraînement d'une dynamo, qui reçoit ainsi une vitesse dix fois moindre que celle du pignon. Le régulateur à force centrifuge est monté sur l'arbre de la roue .

La figure 16 montre une turbine Laval associée directement avec une dynamo.

Le rendement pratique maximum de cette machine peut s'élever à 57 p. iOO, tandis que, dans les bonnes machines ordinaires, consommant 9 kilog. de vapeur par cheval effectif, il ne dépasse pas 43 p. 100.

Les avantages d'une telle machine sont les suivants :

Fig. 10. — Turbine Laval accouplée avec une dynamo.

1° La vapeur, arrivant sur les aubes à la pression exacte qu'elle doit avoir en s'en échappant, n'a aucune tendance à dévier de la trajectoire que lui impriment les ajutages, étant donnée surtout sa vitesse. Il n'est donc nul besoin que les pièces en mouvement soient étanches, et, en fait, il y a 3 millimètres de jeu entre la turbine et toutes les parois de la chambre dans laquelle elle se meut.

Ainsi est évité ce défaut capital de toutes les machines rotatives et des turbo-moteurs Parsons, dans

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lesquels l'élanchéité des pièces en mouvement, qui est une condition essentielle d'un bon fonctionnement et d'une consommation réduite, ne peut résister à un service prolongé.

2° Le seul mouvement des pièces étant un mouvement circulaire continu, l'appareil n'éprouve ni trépidations ni vibrations. Il peut fonctionner en étant simplement posé sur le sol, sans fondations.

3° Le disque monté sur l'axe étant la seule pièce en mouvement et étant enfermé dans une chambre, aucune surveillance n'est nécessaire ni même possible. La présence d'un mécanicien est donc absolument superflue.

4° La vapeur arrivant sur la turbine par un certain nombre d'ajutages, variable selon la puissance de la machine, on peut réduire la consommation presque proportionnellement au travail demandé, en fermant, grâce aux vannes réglables^ un ou plusieurs de ces ajutages.

5° La circulation de la vapeur étant continue, chaque point du conduit de vapeur reste toujours à la même température, et n'est pas soumis aux alternatives de chaud et de froid qui influent si profondément sur la consommation de vapeur dans les cylindres des machines ordinaires.

6^ Les frottements des pièces en contact se réduisent à ceux des deux tourillons de l'arbre et de l'engrenage.

Or, le poids du système en rotation étant très petit, la pression sur les coussinets est aussi réduite que possible, et l'effort par tour étant également très faible, vu le grand nombre de rotations par seconde, la pression par millimètre carré sur les engrenages,

dont les dents sont très longues et dont la disposition permet d'avoir toujours trois dents en prise, est extrêmement réduite. C'est ce qui assure là conservation de ces pièces, dont un fonctionnement continu pendant deux ans ne semble pas altérer le tracé.

7** Le poids par cheval des moteurs oscille entre 17 et 32 kilogrammes jusqu'à 50 chevaux, et poui'rait encore être tr^s réduit. De même, les dimensions des appareils sont extrêmement restreintes.

8° Le prix de ces machines est, en conséquence, notablement inférieur au prix des machines à vapeur ordinaires de même puissance.

Enfin la consommation de vapeur descend jusqu'à des valeurs qu'on ne pouvait espérer.

Elle est de 15 kilogrammes par cheval pour les moteurs de 10 chevaux travaillant à condensation, avec une pression de 10 kilogrammes, et descend, dans ces conditions, à 9 kilogrammes pour les naoteurs de 50 chevaux. 11 est même presque certain que, pour les moteurs de 300 chevaux, elle atteindra 7, 5 kilog. par cheval.

Dynamo à gaz. — On donne ce nom à l'ensemble constitué par une dynamo associée directement avec un moteur à gaz. Cette disposition est très employée, surtout pour la production de la lumière électrique. Les deux machines, moteur et dynamo, n'en forment réellement qu'une seule et sont d'une installation et d'un service extrêmement faciles.

La figure 17 montre un dispositif très simple combiné par la maison Bréguet.

Le moteur, de construction spéciale, résume tous les perfectionnements apportés dans ces dernières années à la construction des moteurs à gaz. La

vitesse est rendue parfaitement régulière par remploi d'un régulateur très eflFectif, qui maintient l'allure du moteur absolument constante, quel que soit le travail qui lui est demandé. La vitesse, de 250 tours par minute, a été choisie comme convenant également bien au moteur et à la dynamo, et permettant d'assurer le bon fonctionnement de tous les organes, sans exiger les précautions trop grandes que nécessitent des vitesses plus élevées.

La dynamo, tournant comme le moteur à la vitesse de 250 tours, se trouve dans des conditions de fonctionnement tout particulièrement favorables à sa bonne conservation et au parfait entretien des balais et du collecteur, entretien qui devient pour ainsi dire nul. Elle est reliée au moteur par un accouplement élastique spécial, système Raffard, déjà employé très avantageusement dans les dynamos à vapeur des mêmes constructeurs, et qui montre ici son efficacité d'une manière complète. Son interposition entre le moteur et la dynamo fait disparaître, d'une manière absolue, les variations de vitesse pendant deux tours, qu'il est impossible d'éviter sur les machines à explosion comme les moteurs à gaz à quatre temps. L'impulsion produite par l'explosion du gaz est entièrement emmagasinée par les caoutchoucs de l'accouplement, qui restituent, pendant la période de ralentissement, l'excès d'énergie qu'ils ont absorbée et maintiennent ainsi à la dynamo une rotation d'une régularité absolue.

Il suffît de voir fonctionner une fois la dynamo à gaz sur des lampes à incandescence pour vérifîer cette propriété si importante de cet accouplement spécial, sans lequel la dynamo à gaz restait imparfaite et bornée dans ses applications.

La dynamo représentée est du système Desrosiers.

Les applications des dynamos à gaz sont nom> breuses, car elles peuvent être utilisées avanlageuse-