CHAPITRE IX

Puissance d'installation. — Stations centrales pour alimentation directe. — Emploi des accumulateurs dans les stations centrales. — Feeders à basse tension. — Stations centrales pour transport de force. —

. Feeders à haute tension. — Sous-stations de transformation.

Puissance d'installation. — Le courant électrique consommé par les voitures est produit dans des stations centrales dont Fimportance dépend de celle du réseau à alimenter.

Nous examinerons d'abord le cas le plus général, c'est-àdire celui d'une station centrale à courant continu^ déversant directement son courant (à S50 ou 600 volts) dans un réseau à alimenter.

Pour une première approximation on comptera une puissance à l'usine de 10 à 20 kilowatts (sans la réserve) par voiture de 50 places, selon qu'il s'agira d'un très grand réseau, avec départs rapprochés, ou d'une installation très modeste (une dizaine de voitures en service).

. Si Ton veut calculer exactement la puissance de lusine, on partira des. formules et coefficients donnés dans le chapitre II et on calculera, d'après le profil en long, le travail absorbé par une voiture pour efifectuer tout le trajet. Gonnais-

Maréchal. — Tramways élect., 2« édit. 15

sant, d autre part, la durée de ce trajet, on en déduira la puissance moyenne.

On obtiendra la puissance instantanée maxima demandée à l'usine en supposant les voitures réparties sur le réseau, selon rhoraire, dans les conditions les plus défavorables.

Ces calculs seront effectués en tenant compte :

1** Du rendement des moteurs des voitures (70 à 80 p. 100) ;

2^ De la perte en ligne et dans les feeders (ordinairement 10 p. 100) ;

3° Du rendement de l'usine qui peut varier dans de très grandes limites, mais qui est rarement supérieur à 70 p. 100.

Ces divers coefficients, combinés entre eux, montrent que le rendement total d'un réseau n'atteindra que très exceptionnellement 50 p. 100. En général, il sera inférieur à 40 et parfois même à 30 p. 100 '.

Il est nécessaire d'expliquer pourquoi les variations du rendement de la station centrale peuvent être aussi étendues.

Supposons une usine n'alimentant qu'une seule voiture. Le travail, nul aux arrêts, va s'élever brusquement au démarrage; il décroîtra ensuite, passera par zéro quand le tramway s'arrêtera pour prendre des voyageurs, s'élèvera de nouveau au départ, etc.

Ce sont là, pour la ou les machines de l'usine, de très mauvaises conditions de fonctionnement. Elles se traduiront, naturellement, par un rendement déplorable.

« Annales des Ponts et Chaussées, janvier 1896.

Si plusieurs voitures sont à la fois en service, la situation va se trouver sensiblement améliorée. Il sera excessivement rare, en efifet, que celles-ci s'arrêtent ou démarrent toutes en même temps. La puissance instantanée se rapprochera donc de la puissance moyenne. Néanmoins de grandes variations seront encore inévitables.

Il n'y a, en réalité, que sur les très grands réseaux oii les variations de consommation de chaque voiture se perdent dans la consommation générale et où, par suite, les machines peuvent travailler constamment dans des conditions voisines de la pleine charge, c'est-à-dire dans des conditions correspondant à leur maximum de rendement.

Les stations centrales n'ont pas seulement à faire face à des variations de consommation instantanées. On doit en outre remarquer que, suivant l'heure de la journée, le réseau se trouvera plus ou moins chargé. Mais, à ce point de vue, elles sont dans une situation bien préférable à celle des usines électriques alimentant uniquement des réseaux d'éclairage.

Celles-ci n'ont, en effet, à donner leur grand effort que pendant une courte période d'allumage (trois à quatre heures) et, pendant le reste de la journée (à moins de charger des accumulateurs), elles restent à peu près inutilisées.

Dans toute station centrale une réserve est indispensable^ On la prend ordinairement égale à 1/3 de la puissance d'installation strictement nécessaire.

Station centrale pour courant continu. — Une description complète du matériel employé dans les stations centrales

,828 LES TRAMWAYS ELECTIUQUES

nous entraînerait trop loin. Nous nous bornerons à indiquer - les principales conditions à réaliser.

a) Dynamos. — Les dynamos doivent être très robustes, afin de supporter aisément les variations de la consommalion. Comme il est désirable de pouvoir les accoupler directe-

Fig. 165. — Dynamo muJtipolaire avec accouplement par

ment aux moteurs, afin de supprimer les transmissions par courroies [lesquelles absorbent de 10 à ia p. 100 de la puis- .spnce), on sera généralement conduit à adopter des dynamos multipolaires (fig. i65 et 166).

Le mode d'excitation le plus employé és,iY excitation compound, c'est-à-dire que les inducteurs portent deux enroulements : un à gros fil traversé par le courant de la machine, un à fil lin traversé par une dérivation. En combinant con-

PRODUCTION, TUANSPOUT ET TRANSK01tMAT[0N 229

venabicment ces deux enroulements, on arrive à obtenir un voltage sensiblement constant, quelle que soit la charge. On corrige au besoin les petites irrégularités, à l'aide d'un rhéostat que l'on insère sur l'enroulement en fil fin des inducteurs. .

L'enroulement Compound. s'impose en raison des.varia-

Pig. 166. — Dynamo multipolaire avec accouplement direct.

lions rapides et fréquentes du débit. Dans certaines stations, on emploie même des dynamos hypercompoundêcs, qui donnent une tension constante non au départ de l'usine, mais à l'extrémité des feeders.

Il est indispensable d'asseoir les dynamos sur nue bonne fondation en maçonnerie, pour leur permettre de résister aux efforts brusques qu'elles ont à subir.

On a reconnu que les balais en charbon dëlérioraient beau-

t30 LES TRAMWAYS ÉLECTRIQUES

coup moins le collecteur que les balais en métal. Ils sont actuellement d*ùn usage à peu près général.

Pour le choix de la puissance des dynamos, on se rappellera que les grandes unités réduisent toujours les frais de main-d'œuvre et de surveillance. Elles offrent aussi Tavantage d un excellent rendement.

Aujourd'hui on considère, comme d'un type courant, des

dynamos de 1000 à 1500 kilowatts. Aux Etats-Unis on commence même à employer des unités de 3 à 4000 kilowatts.

h) Moteurs, — Les moteurs hydrauliques ne peuvent être adoptés que là où Ton dispose d'une chute d'eau importante, d'un débit sensiblement constant. Ils sont alors constitués par des tiwbines à axe vertical ou horizontal et sur Farbre desquelles sont montées directement les dynamos.

Les moteurs à vapeur^ de beaucoup les plus répandus, sont on horizontaux ou verticaux. On parait surtout vouloir employer aujourd'hui (quand la place ne fait pas défaut) des moteurs horizontaux, dont la surveillance est certainement plus facile que celle des moteurs verticaux.

En prenant des machines à allure lente on se donnera l'avantage de pouvoir supprimer les transmissions par courroies.

Un fort volant est de rigueur. Il suffit, pour en comprendre Futilité, de se reporter à ce que nous avons dit précédemment sur les variations de la consommation^ Dans un même ordre d'idées, il est indispensable que le régulateur règle très rapidement la consommation de la vapeur.

Généralement les machines sont à un seul cylindre. Mais lorsque Ton a à alimenter un grand réseau et que, par suite, les variations de la consommation se trouvent sensiblement atténuées, on adoptera des machines à double et à triple expansion, qui produisent une meilleure utilisation de la vapeur.

On peut en outre, avec ces machines, employer des tensions de vapeur plus élevées (10 à 12 kg au lieu de 6 à 7 kg).

On sait que, dans les machines à vapeur usuelles, il se pro* duit, dans le cylindre, des entraînements d'eau qui diminuent le rendement et peuvent provoquer parfois des accidents.

Aussi a-t-on combiné une nouvelle catégorie de machines qui emploient de la vapeur surchauffée. Celle-ci, avant son introduction dans le cylindre, est portée à la température d'environ 300 degrés et débarrassée ainsi de l'eau entraînée.

Mais il faut, concurremment, employer des huiles pouvant supporter une telle température.

Dans les machines à vapeur surchauffées on a généralement substitué, pour la distribution de la vapeur, la soupape au tiroir.

Quel que soit le système adopté, il est clair que Ton devra s'arranger de manière à condenser la vapeur. Il faudra donc placer l'usine en un point où Teau se trouvera en abondance, à proximité. Mais il est bon de pouvoir marcher également à échappement libre.

Le graissage à l'huile est maintenant de plus en plus répandu. Dans les grandes stations centrales une véritable distribution d'huile est même organisée. Un réservoir est

placé près des toits et communique par des tuyaux avec les diflférents organes à lubrifier. Puis l'huile se rend dans un réservoir inférieur,* d où une pompe l'élève jusqu'à un filtre situé au-dessus du réservoir de départ.

Dans certaines installations (Orléans, Lausanne), au lieu de* machines à vapeur, on a eu recours à des moteurs à gaz pauvre. C'est une nouvelle classe de machines des plus intéressantes; elles permettent de produire le cheval-heure avec seulement 500 gr d'anthracite, au lieu de 700 gr de charbon qu'il faut, au minimum, avec une machine à vapeur. Mais les constructeurs capables de livrer de bons moteurs à gaz pauvre, ne sont pas encore très nombreux.

c) Chaudières, — Le type des chaudières en usage dans les usines pour tramways électriques est assez variable.

En France, surtout quand la place ne fait pas défaut, on emploie des chaudières à bouilleurs^ ou mieux des chaudières , semi-tuhulaires.

En Angleterre on adopte, de préférence, des chaudières à foxjer intérieur^ qui offrent certains avantages au point de; vue de l'entretien.

Les Américains penchent plutôt pour les chaudières tubulaires ; mais ces chaudières sont d'un entretien dispendieux et elles sont d'une conduite moins facile que les types précédemment indiqués. En revanche elles permettent de réaliser, sur un petit espace, une grande puissance de vaporisation.

Cette considération a son importance, étant données les grandes unités que Ton emploie aujourd'hui dans les usines.

La disposition classique d'une usine est en effet de monter

Fig. 167. — Disposition générale d'une grandi

tes chaudières sur une rangée parallèle aux machines {fig. 167). Mais, comme les plus gros spécimens de chau-

234 LES TRAMWAYS ÊLECTIUOCKS

(lière ne dépassent pas 4 à SOO chevaux, on est conduit pour une machine de iOOO cbevaux, par exemple, à inslaller 8 chaudières de JiôO chevaux.

Aussi est-on souvent ohligé, dans ce cas, de superposer les chaudières et de les monter en élage. Mais si l'on agit ainsi,

FifÇ. 168. — Gliargeur aulomulique.

ce n'est pas par commodité de service, c'est parce que l'on ne peut pas faire autrement.

Dans une grande usine pour tramways on brûle facilement de 100 à 200 tonnes de charhon par jour. L'apport du charbon, sa manutention, l'enlèvement des cendres doivent être simplifiés autant que possible.

Il faut d'abord que le charbon puisse arriver directement à l'usine, soil par rails, soit par eau.

PRODUCTION, TRANSPORT ET TRANSFORMATION a35

Il sera ensuite élevé dans les soutes, non à bras, maïs par des transbordeurs continus.

Ces soutes seront placées au-dessus des chaudières, de telle façon que le charbon puisse descendre jusque devant les foyers par son propre poids. 11 y est conduit par de gros

tuyaux qui le déversent dans des chargeurs automatiques,

lesquels le poussent peu à peu et progressivement sur les grilles (fig. 168).

Parmi ces chargeurs automatiques nous citerons spécialement Vamerican Stoker (fig. 169), très employé en Amérique et en Angleterre, et dont l'élément est une vis sans fin que fait tourner un petit moteur. Concurremment on insuffle de l'air, sur les côtés de la grille, à laide d'un ventilateur électrique. Non seulement on réalise ainsi une économie notable de combustible, mais on réduit sensiblement la main-d'œuvre, ce qui est toujours à apprécier dans une usine.

Sous les foyers règne une galerie continue. Les cendres s'y déversent et sont transportées par des wagonnets jusqu'à un monte-charge qui les amène au niveau du sol. .

Il est inutile d'ajouter qu'à proximité d'une grande usine il faut avoir de la bonne eau en abondance. Les épurateurs ne sont qu'un palliatif; il vaut beaucoup mieux s'arranger pour ne pas en avoir besoin.

L'emploi d'économiseurs se généralise de plus en plus. Ces appareils se composent le plus souvent de tubes léchés par les fumées et dans lesquels on fait circuler l'eau d'alimentation, avant de l'envoyer dans les chaudières. Un système

LES TUAMWAYS ELECTRIOIKS

de raclettes mécaniques' enlève la suie qui se dépose sur les tubes et qui formerait rapidement une couche mauvaise

conductrice de la chaleur'. On peut ainsi, gagner de 80 à 100°.

d) Tableau de distribution. — Le tableau de distribution réunit les appareils servant à la manœuvre des dynamos, à la mesure du courant et à son envoi dans la ligne.

Fig. 470. — Courbe de débit d'ui

Les éléments principaux sont :

i" Un rhéostat de champ magnétique pour le réglage de l'excitation ;

2' Un interrupteur à main permettant de lancer le courant dans la ligne, quand la machine est au voltage voulu ;

3" Un interrupteur automatique coupant le courant quand il se produit un court-circuit sur la ligne et empêchant ainsi les dynamos de débiter un courant exagéré ;

4^ Un voltmètre et un ampèremètre ;

5^ Une parafoudre qui protège Tusine pour le cas où le tonnerre viendrait à tomber sur les conducteurs aériens.

Dans un grand nombre de stations centrales il est également d'usage d'employer des appareils enregistreurs (wattmètres ou ampèremètres) qui montrent clairement toutes

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7 d Q 10 11 Midi î 2 Z ^ 5 Fig. 171. — Courbe de débit d'une usine alimentant un grand réseau.

les variations de la consommation. Moins la ligne est chargée et plus la courbe est dentelée. La figure 170 représente une courbe relevée sur le wattmètre, dans une usine n'alimentant qu'une seule ligne, avec une dizaine de voitures en service seulement. Sur un réseau comportant 140 voitures automotrices et 40 voitures remorquées on a obtenu, au contraire, la courbe représentée par la figure 171.

Emploi des accumulateurs dans les stations centrales. — Les accumulateurs rendent de grands services dans les usines

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alimentant des réseaux d'éclairage, en fonctionnant comme volant et comme réserve.

L'idée devait venir, naturellement, de les employer également dans les stations centrales alimentant des réseaux de tramways.

On doit cependant remarquer que, dans Tun et l'autre cas, les conditions d'utilisation ne sont pas tout à fait comparables. Une usine servant à Téclairage doit fournir du courant sans interruption. On dispose donc d'une grande marge pour la charge et décharge des accumulateurs, et ceux-ci pourront toujours être conduits avec une allure modérée.

Dans une usine pour tramways on est un peu plus gêné, puisque celle-ci est arrêtée pendant une partie de la nuit et que, d'autre part, pendant les heures de service, il est évidemment économique de demander tout le gros de la force aux machines'.

Les accumulateurs doivent donc, dans ce cas, agir surtout comme volant, en corrigeant les inégalités de charge, pour ainsi dire instantanées, auxquelles sont soumises les machines. Leur coefficient d'utilisation sera donc moindre que pour un réseau d'éclairage. Cependant, ils peuvent rendre encore de sérieux services, surtout si la courbe de consom-

*■ Indépendamment de la station centrale de Fontainebleau, dont nous allons parler plus loin, nous citerons comme usine utilisant avantageusement une batterie d'accumulateurs, celle de Hemscheid (Allemagne). Douze voitures seulement sont en service sur la ligue, et, bien qu'elles consomment à certains moments jusqu'à 630 ampères, on peut les alimenter avec une seule dynamo de 180 ampères. Le complément est fourni par la batterie.

On a également installé une batterie d'accumulateurs sur les petites lignes du Raincy à Monfermeil et d'Enghien à Montmorency.

mation affecte une allure analogue à celle que représente la figure 170. On conçoit, en effet, qu'avec un. tel régime, au lieu d'une puissance d'installation de 120 à 150 kilowatts, qui serait strictement nécessaire pour franchir les pointes de la courbe, on pourra se contenter de 60 kilowatts, correspondant à la troisième horizontale, en partant du bas de la figure. Tout ce qui est au-dessus sera fourni par une batterie d'accumulateurs. Au-dessous, les petites vallées dessinées par la courbe correspondent à du travail disponible. On l'utilisera pour charger les accumulateurs. De cette façon, on aura réduit de 50 p. 100 la puissance d'installation et on fera travailler les machines dans des conditions voisines de la pleine charge.

La batterie d'accumulateurs se place ordinairement en dérivation sur le réseau. Comme sa force électromotrice peut varier dans de grandes limites, ainsi que nous l'avons expliqué dans le chapitre vi, il faut prendre des précautions pour que le courant qu'elle débite soit maintenu à la tension constante du réseau.

On peut obtenir ce résultat à l'aide d'appareils automatiques qui insèrent un plus ou moins grand nombre de bacs sur la ligne.

A Fontainebleau, on a adopté la disposition suivante, combinée par M. Pirani (fig. 172).

Sur le circuit des accumulateurs CD est intercalée une dynamo F dont les inducteurs portent deux enroulements d'effet opposé. L'un EF est pris en dérivation sur les accumulateurs ; l'autre GH est traversé par la totalité du courant envoyé dans la ligne. Ces deux enroulements sont

combinés de telle façon que, lorsque les machines travaillent à pleine charge, la force électromotrice de la dynamo auxiliaire F, ajoutée à la tension de distribution, fasse équilibre à la force électromotrice des accumulateurs.

Donc, à ce moment, la batterie ne débite ni ne reçoit aucun courant.

Si un certain travail devient disponible, le courant diminue

Fig. 172. — Emploi des accumulateurs dans les stations centrales

dans GH. Uenroulement EF prédomine et la dynamo auxiliaire ajoute sa force électromotrice à celle des dynamos de Tusine pour charger les accumulateurs. Inversement, si la demande de courant dépasse le débit des machines, l'enroulement GH change le sens de la force électromotrice de la dynamo auxiliaire et la fait contribuer, ainsi que la batterie, à charger le réseau. Le rhéostat R sert, une fois pour toutes, pour le réglage. '

Il existe certaines usines où Ton alimente à la fois un

Maréchal. — Tramways élect., 2« éd. 16

réseau de tramways et un réseau d'éclairage. Pour celles-ci remploi d'accumulateurs se justifie tout à fait. On peut même dire qu'il est indispensable, car, pour que la lumière soit bien stable, on doit éviter dans la canalisation des varialions, môme de 2 à 3 volts \

Feeders à basse tension. — Nous avons déjà indiqué (chapitre I) que ces feeders pouvaient être constitués par des

Arïïte (Toron treast cIaM- de eubore :

ItaiLuit fligstt' impréané cU dru min^ralfsff, ^ ^ JPlomb-, ' •

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Ji'il de Totovcr

Fi g. 173. — Type de câble armé (câble Siemens).

conducteurs nus ou par des câbles armés et isolés (fig. 173).

Les conducteurs nus sont de beaucoup préférables, parce qu'ils sont plus économiques et qu'on peut leur faire supporter de très fortes surcharges, par exemple 5 à 6 ampères par millimètre carré de cuivre.

Au contraire, avec les câbles armés et isolés, il est prudent de ne pas dépasser 1 à 2 ampères par millimètre carré.

Les feeders nus se placent sur des isolateurs fixés à des poteaux en bois ou en métal. Si le feeder est de faible section on le constituera avantageusement par un fil de trolley

* Sur un réseau de tramways il peut se produire facilement des écarts de voltage de 50 à 60 volts.

que l'on supportera par les poteaux mêmes de la ligne.

li y a une assez grande variété de câbles armés et isolés. Cependant leur constitution est généralement la suivante :

Une âme en fils de cuivre;

Une couche isolante ;

Fig. IÏ4. — Pose d'un feeder sous les Irottoirs.

Une enveloppe en plomb destinée à assurer l'étanchi^ité du câble ;

Une substance protégeant le plomb el formant matelas ;

Une enveloppe en ruban d'acier ;

Une protection superficielle en jute ou en cbanvre goudronné.

Parmi les fils de cuivre formant l'âme du câble il est bon d'en isoler un, afin de pouvoir s'en servir comme fil pilote pour mesurer la tension à l'extrémité du feeder.

Les feeders en câbles armés et isolés se placent dans des

tranchées de 0,70 m à 0,80 m de profondeur et dont le fond reçoit une couche de sable de 20 à 25 cm d'épaisseur (fig. 174). Cette couche de sable a pour but de mettre le câble en contact avec des matériaux perméables et ne pouvant occasionner aucune attaque chimique des enveloppes. La tranchée sera ensuite pilonnée avec soin et, à quelques

Fig. 175. — Traversée des rues.

centimètres au-dessous du sol, on étalera un grillage métallique qui servira ultérieurement comme indicateur de la présence du câble. Quelquefois on signale encore le feeder par des bardeaux en terre cuite.

A la traversée des rues on impose généralement de loger les câbles dans des tuyaux en fonte. Cette disposition (fig. 175) permettrait, au besoin, de retirer les câbles, en cas de réparation, sans démolir la chaussée.

Les feeders sont livrés sur bobines et il faut raccorder entre eux les différents tronçons qui les composent.

On emploie à cet effet des boites de jonction en fonte,

Fig. 176. — Boîte de jonction pour feeder.

ayant la forme de deux coquilles que Ton peut boulonner Tune sur Tautre, suivant un joint horizontal (fig. 176).

Les deux câbles à jonctionner sont dénudés suivant leurs couches successives et en laissant entre le cuivre et le plomb

Fig. 177. — Extrémité d'un câble à jonctionner avec un autre.

une couche isolante ab suffisamment longue, car il ne faut pas oublier que le plomb est à la terre (fig. 177). On réunit ces deux extrémités par des pinces en laiton et après avoir refermé la boîte on y verse, par un ajutage, de la matière isolante*

246 LES TRAMWAYS ELEGTRrQUES

• Cette opération doit être faite au sec et avec soin. L'eau est Tennemie des câbles armés et isolés. .

^ Dans le même ordra d'idées on ne devra jamais approvisionner de câbles armés sur les chantiers sans les avoir capotes à leurs extrémités.

Les feeders de retour qui n'ont à supporter que des tensions très faibles, peuvent être beaucoup moins bien isolés. On en a fait souvent avec des câbles en cuivre noyés dans du bitume.

Stations centrales pour transport de force. — Nous avons vu que les transports de force s'effectuaient par des courants à haute tension.

Là où il est fait usage de courant continu, le courant est produit directement par les dynamos génératrices qui doivent être, dans ce cas, supérieurement isolées.

Au contraire, dans le cas de courants alternatifs on peut ne demander aux alternateurs que du courant à basse tension et augmenter celle-ci, avant envoi dans la ligne, par des transformateurs statiques.

Mais l'expérience a prouvé que l'on pouvait très commodément produire directement, avec des alternateurs, des tensions de 5 à 10 000 volts. Or les villes ne sont pas tellement étendues, qu'en plaçant la station centrale même à un^ bonne dislance de leur limite, on ne puisse se contenter, pour les transports de force, de telles tensions. Ainsi s'est généralisé l'emploi d'alternateurs de 8 à 10000 volts ( lig. 178 et 179), au lieu d'alternateurs à basse tension,

PRODUCTION, ÏRANSPOHÏ ET TRANSFORMATIOS 24?

avec surélévation de celle-ci dans des transformateurs'.

L'avantage évident est que l'on évite ainsi la perte d'environ 4 à 5 p. 100 que feraient subir les transformateurs.

Ces transformateurs s'imposeraient, au contraire, s'il

Fig. 178. — Alternateur triphasé à 5 OUD voits. à accouplement direct.

fallait aller chercher le courant à très grande distance et

recourir, pour cette raison, à des tensions de 30 à 40 000 volts.

Les considérations émises plus haut relativement aux

' Dans ces alternateurs, on a très heureusement limité les hautes tensions aux parties finea. A cet effet on a rendu llnduit immobile. L'inducteur, que l'on exulte générilement par un courant continu à 100 ou 110 volts, constitue la Beule partie tournante.

348 LES TRAMWAYS ÉLECTUEQUES

machines et chaudières s'appliquent à une usine où l'électricité est produite par des alternateurs.

Nous ajouterons que, pour que ces alternateurs puissent se coupler en quantité, il est nécessaire que la vitesse des

Fig. 179. — Grande usine avec alfetnaleurs triphasés à 5000 volts.

machines soit bien régulière. De très forts volants sont alors indispensables. Remarquons d'ailleurs que celte régularité doit s'appliquer non seulement à la constance du nombre de tours par minute, mais aussi et surtout à la constance du mouvement angulaire de la machine, pendant un tour.

Le courant alternatif monophasé est peu employé parce que les canalisations qu'il comporte nécessitent un grand poids

de cuivre et que d'autre part il se prête mal à la production de la force motrice.

Avec les covranis triphasés ces deux inconvénients sont supprimés.

Aussi les grandes usines modernes emploient-elles, presque toutes, des alternateurs triphasés.

Les principes indiqués plus haut, pour une usine à cou-

Fig. 180. — Boite de juQctioii pour câbles tripliasés.

rants continus, s'appliquent à une station centrale pour courants triphasés.

Autrefois on envisageait avec une certaine crainte le couplage des alternateurs en quantité. Mais c'est maintenant chose courante et les constructeurs acceptent de donner, à ce sujet, toutes garanties.

Feeders à haute tension. — Le courant à haute tension, à sa sortie de l'usine, passe soit dans des câbles nus, montés sur poteaux, soit, ce qui est le plus fréquent pour un réseau de

550 LES TRAMWAYS ELECTiUQUES

tramways, dans des câbles armés et isolés placés dans le sol. On peul, avec une ligne aérienne, transporter du courant à des tensions atteignant 20, 30 et même 40 000 volts.

Fig. 181. — Boite de coupure pour cibles triphasés.

Au contraire, avec les câbles armés et isolés on ne dépasse pas généralement 10 000 volts.

Les câbles armés, pour feeders à haute tension, sont analo-

gues à ceux qui ont été décrits précédemment pour la basse tension. Mais naturellemenl la couche isolante a une plus grande épaisseur.

En outre, pour éviter dans le cas des courants alternatifs

Fig. 18Î. — Capot d'extréûiitë pour oàbles triphasés.

les effets d'induction sur l'armature, on prendra soit des câbles concentriques (cas du courant alternatiT simple), soit des câbles à trois torons (cas du courant triphasé).

Nous ne reviendrons pas sur ce que nous avons dit de la pose des câbles et des boîles de jonction (fig. iSQ).

Indiquons seulement la nécessité de placer en de certains points des boites de coupure {ftg. 181) qui permettent de localiser les défauts. Dans ces boites, la jonction des câbles est

assurée par des interrupteurs à main formant en même temps coupe-circuit.

Au départ et à l'arrivée les câbles sont terminés par des capots (T extrémité (fig. 182). Ce sont des boites où les torons des câbles sont mis à nu afin d'être jonctionnés avec les câbles allant au tableau, soit de Tusine, soit de la sousstation.

Sous-stations de transformation. — Nous nous bornerons à examiner les transformations déjà indiquées dans le chapitre premier.

a) Transformation du courant continu à haute tension en courant continu à 500 volts. — Les distributions de ce genre ne sont pas très répandues, surtout parce qu'elles ne peuvent avoir l'ampleur d'une distribution par courants polyphasés. Avec des machines à courant continu, en effet, on n'atteint que très difficilement des puissances de 1000 à 1500 kilowatts, alors que des alternateurs de 2 et 3 000 kilowatts sont de fabrication courante.

En outre les canalisations sont plus coûteuses qu'avec des courants polyphasés.

Deux procédés de transformation sont en usage :

Ou bien l'on emploie une dynamo réceptrice, alimentée directement par le courant à haute tension et actionnant une dynamo génératrice à 500 volts ;

Ou bien on monte en série un certain nombre de dynamos réceptrices, par exemple quatre pour un courant à 2000 volts,

chacune d'elles n'absorbant alors que SOO volts. Dans ce cas, réceptrices et génératrices sont identiques, alors qu'avec le premier système il faut des réceptrices spéciales, supérieurement isolées.

b) Transformation du courant alternatif à haute tension en courant coiitinu à 500 volts, — Ce système est employé à Rome, où Ton alimente un réseau dé tramways avec du courant alternatif produit à la tension de 4 300 volts par Tusine de Tivoli (à 25 kilomètres de la sous-station).

La transformation se fait dans ce cas par un appareil que Ton appelle convertisseur j ou encore commulatricCy et dont le principe est le suivant :

Considérons une dynamo à courant continu, par exemple une dynamo bi-polaire. On sait que le courant qu'elle produit n'est continu que par l'intervention du collecteur. Chaque bobine de l'induit engendre au contraire un courant alternatif simple. Si donc on relie à deux bagues montées sur l'arbre, deux points diamétralement opposés de l'induit on recueillera du courant alternatif.

On peut imaginer une dynamo munie, d'un côté, des deux bagues en question et, de l'autre, d'un collecteur. Cette machine donnera simultanément du courant continu et du courant alternatif.

Et si, en utilisant le principe de la réversibilité, on envoie du courant alternatif par les bagues, la dynamo fonctionnera comme moteur et donnera, au collecteurj du courant continu.

2j4 les tramways Électriques

Cependant, une difBeuHé se présente. C'est que le moteur à courant alternatif ainsi constitué ne peut démarrer de lui^ môme. Il faut, par un artifice, le faire démarrer et amener sa vitesse à un point tel que le courant alternatif qa*ll produirait concorde exactement avec celui qu'il doit recevoir. A ce moment on n'aura qu'à fermer les interrupteurs et l'appareil continuera à fonctionner.

A Rome, pour mettre le convertisseur en roule on envoie, par le collecteur, du courant continu emprunté à une batterietampon. Le convertisseur se comporte, à ce moment, comme un moteur à courant conlinu et démarre vivement. Lorsqu'il est à la vitesse du synchronisme, on coupe le courant continu et Ton branche l'appareil sur le courant alternatif.

Il y a dans un convertisseur une relation entre la tension du courant alternatif et celle du courant continu. La tension maxima du courant alternatif est celle du courant continu et, d'après ce que nous avons dit au chapitre premier, la tension efficace s'obtiendra en multipliant la tension du courant continu par 0,707. Autrement dit, si la transformation doit donner du courant à 500 volts, le courant alternatif ne devra avoir qu'une tension de 500 X 0,707 = 353 volts.

Donc, avant d'envoyer du courant à haute tension dans un convertisseur, il faut abaisser sa tension jusqu'à 353 volts. On obtiendra ce résultat en le faisant passer dans des transforinateurs statiques,

c) Transformation des courants polyphasés à haute tension en courant continu à 500 volts, — L'élément transformateur

PRODUCTION, TRANSPORT ET TRANSFORMATION le plus employé est, comme dans le cas précédent, la c tatrice.

Seulement le rapport des lensîona est différent. Pour nous en tenir, par exemple, au cas le plus fréquent des courants triphasés nous remarquerons que, pour obtenir dans une

Fig. 183. — Sous-stalion avec traiisfoniiitcurs ventilés.

dynamo à courant continu, des courants triphasés, il suffit de relier à trois bagues trois points situés sur l'induit, aux extrémités d'un même triangle équilatéral. Dans ce cas, il est facile de voir que la tension maxima du courant triphasé est égale à la tension du courant continu multipliée par sin 120°, soit -^ ; d'oii l'on déduit que la tension efficace du courant triphasé est égale à la tension du courant continu multipliée par 0,612.

Donc, pour obtenir du courant continu à 500 volts, il faudra

recevoir du courant triphasé à 306 volts.

Le courant triphasé à haute tension; devra, par suite, avant

son envoi dans la commutalrice, passer dans des Iransforma-

Pig. I8i. — Grand transformateur W bain d'huile de la C'' Westinghouae.

leurs statiques. Ces transformateurs sont très souvent ventilés, afin de combattre, par un afllux d'air froid, l'élévation de températuie que produit le passage du courant. On les monte alors au-dessus d'un canal dans lequel souffle un ventilateur. Ce canal el ce ventilateur sont parfaitement

visibles sur le côté droit de la figure 183 qui représente une sous-station de la C'° Tlio m son-Houston.

La C" Weslinghouse emploie au contraire (fig. 18i) un transformateur à bain d'huile, pour lequel la ventilation n'est pas nécessaire.

On peut faire démarrer une commutatrice pour courants polyphasés :

Soit en envoyant du courant continu dans le collecteur (fig. 185).

Soit en montant sur l'arbre de l'appareil un petit moteur à courants polyphasés — moteur qui démarre seul en vertu Madëcdal. — Tramways élect., i* éd. 17

258 LES TRAMWAYS ÉLEGTBIQUES

des propriétés bien connues des moteurs à' champ tournant

(fig. 186 et 187).

Soit'

n ayant recours au courant polyphasé lui-même. Mais

Fig. 180. — Commutatrice Westinghous

c démarrage par moteur spécial.

certaines précautions sont à prendre pour diminuer à ce moment le décalage, c'est-à-dire le cos -f qui intervient pour diminuer la puissance utilisable.

On peut, pour une transformation de courants polyphasés,

PBODUCTrON, TRANSPORT ET TRANSFORMAT(ON 259

remplacer la commutatnce par un transformateur tournant. Cet appareil n'est autre qu'un moteur polyphasé à haute tension (démarrant sous charge) actionnant une dynamo à courant continu montée sur le même arbre. C'est donc un ensemble de deux appareils distincts, alors que, dans une commutatrice, ceux-ci sont réunis en un seul.

Mais la commutatrice exigé des transformateurs statiques, alors qu'avec les transformateurs tournants on peut utiliser directement le courant à haute tension.

Néanmoins, la commutatrice est un appareil tellement simple, tellement robuste qu'on la préfère presque toujours au transformateur tournant'.

' II est à remarquer qu'une commutatrice, étant réversible, dounere du courant triphasé aux bagues, si on lui amène, par son collecleur, du courant continu. Il y a, dans cette propriété, le principe .d'un transport de force

Nous représentons (fïg. 188) le schéma des dispositioDS intérieures d'une sous-station de transfoi'mation. La com-

Fig. ISS. — Disposition des circuiti dana une soua-statioa. mutatrice est supposée munie d'un moteur de démarrage.

qui peut être facilement appliqué, quand t'uaine génératrice est une usine à courants continus à 500 volta. Le courent à transporter passera dans une commutatrice, d'où il sortira sous forme de courant triphasé à basse tension. Par des transformateurs statiques on portera cette tension à 5 ou 10000 volts et l'on se retrouTera dans le cas général d'un transport de force par courants tripbasés.

La manœuvre consiste d'abord à faire démarrer la machine, puis, lorsqu'elle est en synchronisme avec le courant triphasé (ce que Ion constate à l'aide d'un indicateur de phase), à lancer dans les bagues le courant triphasé. Cet « accrochage » nécessite une certaine habitude ; mais il ne présente pas, à proprement parler, de difficulté.

d) Transformation des courants polyphasés à haute tension en courants polyphasés à basse tension. — Une distribution de ce genre se fait à Lugano (Suisse). Le courant triphasé à haute tension (5 000 volts) est produit dans une usine hydraulique située à Marrogia. à 12 km de la ville. La ligne, qui est aérienne, est constituée par 3 fils de cuivre de 5 mm do diamètre que soutiennent, par des isolateurs, des poteaux en bois espacés d'environ 25 m. La station de transformation est la simplicité même. Elle se réduit à un transformateur pour courant triphasé, système Brown, qui réduit la tension à 400 volts. Sur les trois fils de départ Tun va aux rails. La tension de 400 volts doit s'entendre, ainsi qu'il a été expliqué au chapitre premier, entre le fil de terre et chacun des deux autres. Entre chaque fil et le centre des trois phases elle n'est que de 231 volts.

Avec ce système, un poste de transformation peut être laissé sans surveillance.

Les commutatrices exigent, au contraire, la présence à peu près permanente d'un ouvrier.