CHAPITRE PREMIER
Caractéristique d'un tramway électrique. — Tramways avec conducteurs aériens et trolley. — Tramways avec conducteurs aériens et archet. — Tramways avec conducteurs souterrains. — Tramways à contacts superficiels. — Tramways à accumulateurs. — Systèmes mixtes. — Courants employés pour la traction des tramways : a) Gourants continus ; b) Courants alternatifs et polyphasés. — Alimentation des lignes par un transport de force.
Caractéristique d'un tramway électrique. — Un tramway électrique est caractérisé par Temploi de moteurs électriques, généralement placés sous la caisse des voitures et actionnant les essieux soit directement, soit par l'intermédiaire de bielles, de chaînes ou d'engrenages.
La puissance du moteur électrique dépend de Teffort de traction à produire et de la vitesse à réaliser. La tendance actuelle est d'employer des moteurs puissants, afin de faciliter les démarrages et de permettre le maintien de la vitesse normale sur les parties les plus accidentées des voies.
Les moteurs les plus employés sont de 23 à 35 chevaux.
Maréchal. — Tramways élect., 2* édit. 1
Si Ton veut disposer d'une puissance plus considérable, on se sert de deux moteurs, à raison d'un par essieu.
Deux moteurs peuvent être aussi nécessaires, quand la voiture doit fonctionner, non seulement comme automobile, mais encore comme voiture motrice. On accroche alors à l'automobile une ou plusieurs voitures ordinaires et Ton peut ainsi former de véritables trains.
On doit recommander d'être très large dans le choix des moteurs. Il faut, en effet, compter avec un accroissement possible du trafic (accroissement certain, d'ailleurs, quand on substitue la traction mécanique à la traction à chevaux *) et avec une surcharge extraordinaire, comme il peut s'en produire à certains moments (fêtes, retour de courses, sortie des ateliers, etc.).
Aux Etats-Unis on adopte généralement, pour une automobile d'hiver de 50 places, 2 moteurs de 25 à 30 chevaux. En été, comme la voie est meilleure et que le matériel est plus léger (voitures découvertes), on se contente souvent d'un seul moteur de 25 chevaux.
Un moteur électrique ne peut fonctionner qu'à la condition d'être réuni à une source permanente d'électricité.
Si le tramway porte avec lui une batterie d'accumulateurs, l'alimentation se fait très simplement, en réunissant le moteur et la batterie, pôle à pôle.
Mais si la source d'électricité est constituée par une ou plusieurs dynamos installées dans une usine fixe, comme
* Au Havre, le trafic a augmenté de 70 p. 100 ; à Lyon, de 43 p. 100.
c'est le cas le plus fréquent, il faut prendre des dispositions spéciales, pour que la voiture puisse communiquer, d'une façon continue, pendant sa marche, avec la source d'électricité. A cet effet, on emploie Tune des dispositions que nous allons examiner.
Tramways avec conducteurs aériens et trolley. — Le courant produit par Tusine ou station centrale est lancé dans
Fig. 1. — Tramway à conducteurs aériens et trolley.
un conducteur en cuivre, en bronze siliceux ou plus rarement en acier, placé au-dessus ou sur le côté des voies
(fig- !)•
Sur ce conducteur roule un trolley^ c'est-à-dire une roulette en bronze qui est fixée au bout d'un long bras métallique, monté sur le toit de la voiture*. Un puissant ressort
* Quelquefois on a remplacé la roulette par un frotteur. Nous citerons plus loin des exemples (chapitre m).
tend à ramener ce bras verticalement. Il en est empêché par le conducteur sur lequel il vient presser fortement. Par ce contact ainsi établi le courant entre dans la voiture. 11 gagne le ou les moteurs par des câbles isolés et sort par les roues.
Dans le système à conducteur aérien, on prend ordinairement les rails comme conducteur de retour, pour ramener le courant à l'usine.
On s'évite ainsi un second conducteur et un second trolley *. Mais il faut prendre des dispositions spéciales pour assurer la continuité du circuit. Dans ce but on complète les éclissages ordinaires (qui sont exclusivement combinés pour assurer la rigidité des voies), par des éclissages électriques^ en cuivre.
On ne saurait trop conseiller d'assurer une continuité parfaite du circuit de retour.
S'il n'en était pas ainsi, le courant électrique pourrait revenir à l'usine en suivant les conduites d*eau ou de gaz et l'on aurait à craindre (du moins avec les courants continus qui sont de beaucoup les plus employés pour la traction des tramways) de graves actions élect7*oly tiques.
Les conducteurs aériens, pour qu'ils ne présentent pas un aspect trop choquant, ne doivent pas avoir un diamètre dépassant 8 à 9 millimètres.
La résistance qu'ils offrent au passage du courant est loin d'être négligeable. On sait que lorsqu'un courant électrique d'intensité I (évaluée en ampères) passe dans un conducteur
< Une ou deux lignes seulement sont à deux trolleys.
de résistance R (laquelle s'évalue en ohms) il se produit une perte de voltage égale à RI *.
Pour que, sur une ligne donnée, la tension soit sensiblement constante en tous les points et, d autre part, pour n'avoir pas à augmenter le diamètre des conducteurs aériens (car la résistance d'un conducteur décroît quand son diamètre augmente) on est conduit, dès que le courant à écouler I est considérable, à alimenter le fil aérien, de distance en distance, par des feeders^ conducteurs de gros diamètre, qui relient directement à l'usine la section à alimenter.
Ces feeders peuvent se placer sur le côté des voies et être constitués par des câbles nus, montés sur isolateurs. Mais, dans la traversée des villes, on e»ige ordinairement (même aux Etats-Unis) qu'ils soient cachés sous la chaussée ou sous *
* Rappelons que Vampère est Tunité d'intensité d'un courant électrique. D'autre part, on appelie intensité d'un courant la quantité d'électricité qu'il transporte en une seconde.
On compare souvent l'écoulement de l'électricité à celui de l'eau. L'ampère \ a son analogue dans le débit.
Le volt mesure la différence de potentiel électrique entre deux corps. C'est l'équivalent de la hauteur de chute, dans le cas de l'écoulement de l'eau. Dans le langage courant, on assimile la différence de potentiel à une tension ; on dit la tension d'un courant et on la mesure en volts.
En multipliant la hauteur de chute, dans le cas de l'eau, par le débit, on obtient la puissance de chute.
De même, en multipliant l'intensité d'un courant par sa tension on obtient la puissance disponible dans le courant. Cette puissance se chiffre en watts, le watt étant le produit d'un ampère par un volt.
On sait que lorsque de l'eau circule dans un tuyau elle éprouve, par suite du frottement sur les parois, une certaine résistance a son mouvement. Les conducteurs dans lesquels circule l'électricité créent, de même, une certaine résistance au passage du courant. Cette résistance se mesure en ohms. L'ohm est l'unité de résistance.
Certaines substances comme le cuivre ont une résistance très faible. D'autres, comme la porcelaine et le verre, ont une résistance très considérable. C'est ce que Ton appelle des isolants. Pratiquement ils ne donnent passage à aucun courant.
6 LES ÏUAMWAYS ÉLECTRIQUES
les {roltoirs. Le mieux, alors, est de les constituer par des
câbles armés et isolés.
Quand le réseau est très chargé, des feeders de retour peuvent également être nécessaires. Mais, comme la tension des courants qui les parcourt n'est que de quelques volts, on peut économiser sur leur isolement. On s'est souvent
Fig. 2. — Tramway à conJucteur aérien et.archet.
contenté de câbles nus, noyés dans une masse de bitume, que retient une goulotte en bois.
Tramways avec conducteurs aériens et archet. — Ce système, qui est surtout employé en Allemagne, ne dilTère du précédent que par le mode de captation du courant.
Le trolley est remplacé par un cadre métallique (fig. 2)
dont le montant supérieur appuie constamment contre le conducteur aérien. Au frottement de roulement on substitue ainsi un frottement de glissement. L'usure produite est certainement plus considérable ; mais nous indiquerons ultérieurement comment on peut atténuer les inconvénients qui en résultent.
L'avantage principal de larchet, c'est qu'il dispense d'établir les conducteurs aériens parallèlement à Taxe des voies. Aussi, dans les courbes, peut-on substituer aux tracés sensiblement curvilignes, qui s'imposent avec le trolley, un tracé formé de longs éléments droit coïncidant avec les côtés d'un polygone inscrit ou circonscrit à la courbe. On diminue ainsi notablement le nombre des haubans tendeurs et des poteaux.
La construction des aiguillages et des croisements se trouve aussi sensiblement facilitée.
Nous verrons plus loin que ces résultats peuvent être obtenus, au moins partiellement, avec un trolley spécial, convenablement articulé (système Dickinson).
Tramways avec conducteurs souterrains. — Dans ce système les conducteurs, qui distribuent le courant, sont placés sur isolateurs, dans un caniveau construit sous la chaussée. Ce caniveau est ouvert suivant une fente longitudinale par laquelle passe la pièce qui doit amener le courant à la voiture.
Les conducteurs étant souterrains, leur diamètre importe peu. Aussi adopte-t-on, le plus souvent, par raison d'écono-
mie, des conducteurs en fer auxquels on donne des formes appropriées aux pièces qui doivent les supporter. De même, on peut profiter de l'espace disponible dans le caniveau pour y installer un conducteur de retour. Les actions électrolytiques, dues aux fuites du courant, sont alors plus facilement évitées, attendu que pour qu elles se produisent il faut qu'il se déclare une défectuosité à la fois sur les deux conducteurs.
La prise de courant se fait soit par frottement, soit par roulement. Il faut, avec deux conducteurs, deux frotteurs ou deux trolleys. Le courant, partant du conducteur positif, ou d'alleT, va par un fil isolé dans la voiture ; il traverse le moteur et par un autre fil isolé est ramené au conducteur négatif ou de retour.
Avec le caniveau souterrain il faut évidemment que la rainure soit indéformable. Il est indispensable, en outre, d'assurer une évacuation rapide de l'eau, de la neige et des produits du balayage.
Tramways à contacts superficiels. — Dans ce système, les prises de courant sont établies au niveau du sol. Mais, évidemment, il n'en peut être ainsi, qu'autant que l'on a pris des dispositions spéciales pour empêcher toute déperdition de l'électricité.
On doit aussi se préoccuper de rendre tout contact impossible entre les prises de courant, quand elles sont en charge, et les passants.
A cet effet, un conducteur électrique, ordinairement à
500 volts, est placé sous la chaussée ou sous les trottoirs. Par une série de branchements, également souterrains, il communique avec des plots ou Aqs pavés métalliques, isolés, arasés à 1 ou 2 centimètres au-dessus du sol et placés à demeure entre les voies. Sous la voiture un long frotteur est disposé de manière à glisser sur les plots ou les pavés; sa longueur est telle que lorsqu'il quitte Tune des pièces de contact il est déjà, par son autre extrémité, sur la pièce suivante.
On conçoit que si, par un artifice quelconque, on met les plots ou les pavés en charge au moment oii ils sont couverts par la voiture et à ce moment-là seulement, on satisfera à la double condition énoncée plus haut.
On arrive à ce résultat à l'aide de distributeurs qui sont placés sous chaussée ou sous trottoirs et qui peuvent commander un ou plusieurs contacts.
Dans ce système, le courant fait retour à l'usine par les rails. Mais rien ne serait plus facile, en employant doubles plots ou doubles pavés, que d'envoyer le courant de retour dans un conducteur spécial.
On a souvent désigné les tramways à contacts superficiels sous le nom de tramways à contacts électro-magnétiques. C'est en effet par une action électro-magnétique que les distributeurs mettent les conducteurs en charge au moment voulu. Mais il pourrait en être autrement.
Une autre désignation moins scientifique, est celle de tramways à plot, laquelle s'explique d'elle-même.
Tramways à accumulateurs. — Nous avons déjà indiqué
ce système. C'est évidemment Tun des plus simples que Ton puisse imaginer. Il permet, en outre, d'appliquer la traction électrique, sans grandes dépenses d'infrastructure, aux lignes de tramways fonctionnant avec des chevaux. Si les voies sont très résistantes elles pourront même être conservées telles quelles.
Mais les accumulateurs ont certains inconvénients graves qui ont, jusqu'ici, restreint beaucoup leur emploi.
Toutefois, à la suite de progrès récents réalisés dans leur fabrication, plusieurs installations intéressantes viennent d'être effectuées.
Systèmes mixtes. — On peut, sur une même ligne, adopter telle ou telle combinaison des systèmes que nous venons d'examiner.
Ainsi, dans les villes o\x Ton est absolument hostile au trolley, on emploiera, pour les lignes venant de la banlieue, le fil aérien jusque dans les faubourgs et l'on marchera au delà avec des conducteurs souterrains. 11 suffira de s'arrêter quelques secondes, au point de passage, pour accrocher aux voitures le frotteur ou la roulette qui doivent prendre le courant sur les conducteurs souterrains (Washington). On a même combiné des appareil s qui se mettent instantanément en place, sans qu'il soit nécessaire d'arrêter la voiture (Berlin).
On pourrait également recourir dans ce cas à la traction par accumulateurs, en chargeant ceux-ci extra-muros avec le courant même de la ligne à trolley (Hanovre, Dresde, Tramways de Paris et du département de la Seine) .
De même on peut, en employant simultanément le système à trolley et la traction par accumulateurs, éviter les inconvénients que présentent les conducteurs aériens sur les places, dans les courbes, etc.
Soient, par exemple, deux grandes avenues rectilignes se croisant à angle droit. On marchera en alignement droit avec des câbles aériens. Et, pour franchir le coude brusque, formé par les avenues, on se servira d'une petite batterie d'accumulateurs que Ton chargera, avec le courant même de la ligne, sur les autres parties du tracé.
On pourrait aussi, dans des cas analogues, combiner le système des conducteurs aériens avec le système des contacts superficiels.
Mais il est clair que tous les systèmes mixtes constituent une sujétion pour Texploitation.
Partout oîi on le pourra, on devra faire tous ses efforts pour se limiter aux conducteurs aériens. Avec ce système il n'y a aucun aléa à craindre ; c'est en outre le plus économique, à la fois, comme dépense de premier établissement et comme entretien.
Courants employés pour la traction des tramways. — a) Courants continus. — Les courants les plus employés pour la traction des tramways sont les courants continus. Leur distribution se fait à potentiel constant (de S à 600 volts).
Avec un courant d'intensité I (en ampères) et de tension E (en volts) la puissance disponible à chaque instant est égale
à ExI (en watts). On voit que, pour une intensité donnée, elle est proportionnelle à E. Comme, d'autre part, d après ce que nous avons vu plus haut, la perte en ligne RI ne dépend que de I (et non de E) on augmentera la puissance disponible, sans augmenter la perte en ligne, en augmentant la tension.
On ne dépasse pas ordinairement 600 volts parce qu'au delà le courant deviendrait dangereux.
La perte en ligne généralement consentie est de 10 p. 100 de la puissance disponible. Avec les conducteurs aériens généralement employés on peut, sur un réseau pas très chargé, distribuer du courant à 500 volts sur une longueur de 4 à 5 km.
A Tusine la tension de départ doit être d'environ 550 volts.
Pour un réseau plus étendu on pourrait, si Ton voulait éviter des feeders coûteux, avoir recours à une distribution à trois fils (Portland, Etats-Unis, Tramway de Grenoble à Chapareillan).
Soient deux dynamos produisant du courant à 500 volts (fig. 3). Réunissons le pôle positif de Tune au pôle négatif de Tautre (ce qu'on appelle monter les dynamos en série) et branchons sur le pôle commun et sur les pôles extrêmes trois conducteurs formant deux « ponts » sur lesquels on disposera des appareils utilisateurs de courant (les moteurs des voitures, par exemple). Si Ton réunit le conducteur médian (fil neutre) à la terre, les fils extrêmes seront Tun à
500 volts et Tautre à — ^ 500 volts, et cependant on aura
produit du courant à 2 X 500 volts = 1000 volts. On pourra donc, de cette façon, augmenter sensiblement le rayon d'action de Tusine génératrice.
Le système s'applique, sur les tramways, en prenant les rails comme fil neutre et (si la ligne est à double voie) Tun des conducteurs aériens comme fil positif à 500 volts et
Fig. 3.
Alimentation d'une ligne de tramways par une distribution à trois fils.
Tautre comme fil négatif à — 500 volts. On pourrait aussi diviser la ligne aérienne en une série de sections consécutives, alternativement à 500 volts et à — 500 volts.
Ce dernier système doit forcément être employé si la ligne est à voie unique à moins que, pour une même voie, on veuille adopter deux conducteurs et deux trolleys.
Les distributions à trois fils présentent d'autres avantages.
Si les moteurs sont également répartis sur chacun des ponts, le courant ira seulement d*un moteur à l'autre, sans faire retour à l'usine. Or c'est le cas le plus général des lignes de tramways, où Ton rencontre presque toujours autant de voitures montantes que de voitures descendantes.
Il est clair que, dans ces conditions, le chemin suivi par le courant de retour sera bien moins considérable que s'il lui fallait, comme dans une distribution ordinaire, revenir en totalité à l'usine. Les risques de décomposition électrolytique se trouveront, de cette façon, grandement diminués.
Si les ponts sont inégalement chargés, une certaine quantité d'électricité circulera entre les points où la consommation est inégale et Tusine. Mais elle sera peu importante, puisqu'elle sera égale à la différence des quantités d'électricité circulant dans chaque pont.
Lorsque, par suite de Téloignement de l'usine, la perte en ligne devient trop considérable et conduit à avoir aux extrémités une tension incompatible avec le bon fonctionnement des moteurs, même par Temploi de feeders, on peut renforcer la tension, à l'origine de ces feeders, par des survolteurs.
Un survolteur n'est autre qu'une dynamo actionnée par un moteur électrique. Cette dynamo reçoit le courant à 500 volts, tel qu'il est produit par l'usine, et ajoute à cette tension sa propre force électromotrice. Si cette dernière est, par exemple, de 300 volts la tension du courant, à la sortie de la dynamo, sera de 800 volts. Le survoltage sera, dans ce cas, de 300 volts.
Ce survoltage ne peut évidemment être obtenu que grâce à une perte d'énergie, celle qui est nécessaire pour vaincre les frottements et résistances intérieures des appareils^ et pour faire passer la tension de SÛO à 800 volts.
Si Télectricité coûte cher ce procédé sera très onéreux. A ce propos, faisons remarquer que les exploitants doi-
vent toujours faire entrer en ligne de compte non seulement les pertes de voltage sur la ligne, mais aussi les pertes d'énergie qui en résultent. Ces dernières, qui se font sentir pendant toute la durée du service (souvent 20 heures sur 24), peuvent être considérables et affecter, d'une façon sensible, les résultats d'une exploitation.
Lorsque les divers procédés d'alimentation des lignes que nous venons d'examiner sont inapplicables, on a recours à un transport de force. Nous examinerons ce cas un peu plus loin.
b) Courants alternatifs et polyphasés. — Dans un courant alternatif la tension varie, à chaque instant, suivant une loi sinusoïdale. Si E est la tension maxima, T la durée d'une variation complète (ce que Ton appelle jo^Horfe du courant), la tension est représentée à chaque instant t par l'expression
e =: E sin -=r t
que l'on écrit souvent
e = E sin wf
en posant w = ^ •
On peut représenter graphiquement un courant alternatif de deux façons.
1** On prend deux axes de coordonnées rectangulaires et l'on porte les tensions en ordonnée et les temps (mesurés en secondes) en abscisse. La courbe obtenue est alors une sinusoïde (fig. i).
2" Considérons un cercle de rayon égal à E (fig. 5) et supposons qu'un rayon OA tourne autour du centre avec la vitesse angulaire w. Si nous comptons le temps à partir
de la position OX, Tangle AOX sera égal à w/, t étant le temps mis par le rayon mobile pour tourner à l'angle AOX. Abaissons AB perpendiculaire sur le diamètre YY' perpendiculaire lui-même à OX. On aura
OB = E sin 0)^
Donc OB représente, à Tinstant /, la valeur de la tension du courant alternatif.
Par conséquent, on obtiendra les valeurs successives de e
lE
Fig. 4. — Représentation graphique d'un Fig. 5. — Représentation d'un coucourant alternatif. rant alternatif par un vecteur.
en faisant tournei OA = E autour de avec la vitesse angulaire 0) et en projetant OA sur YY\
C'est ce qui constitue la représentation du courant alternatif par vecteur.
Cette représentation est très employée, car elle permet de composer deux tensions alternatives par la méthode du parallélogramme des forces.
Ainsi, soit à ajouter deux tensions alternatives, de même
période, OA, Ok^ et projetons Aj A^ et R sur YY'. On a OR^ = OB, + OB^.
Donc OR est le vecteur de la tension résultante.
Dans un circuit à tension alternative Tintensité est ellemême alternative ; mais elle n'est pas en concordance de
Fig. 6. — Composition des vecteurs. Fig. 7. — Décalage de l'intensité.
phase avec la tension. Le fait est dû à la self-induction du circuit. Soit I l'intensité maxima. On aura :
e = E sin co/ t = I sin (w/ — ç).
On peut également représenter cette intensité par un vecteur (fig. 7). On voit que ce vecteur sera en retard (ou décalé) de Tangle cp, par rapport à la tension.
Il faut distinguer, dans une distribution de courants alternatifs, les valeurs moyennes et efficaces de la tension et de l'intensité. On a :
= — E = 0,637 E I moy.
E moy.
E effic.
Maréchal. — Tramways élect., 2« éd.
Ai
0,637 I I effic. = -;= = 0,707 I.
Les inslruments employés pour la mesure des courants alternatifs donnent généralement E effic. et I effic. Aussi sont-ce généralement ces valeurs, à l'exclusion de E et de 1 ou de E moy. et de I moy., que Ton considère dans une distribution à courant alternatif. Sauf indication contraire, un courant alternatif à 1 000 volts, par exemple, est un courant dont la tension efficace est de 1 000 volts.
Les intensités et les tensions efficaces peuvent se combiner par la méthode vectorielle, puisqu'ils ne diffèrent de I et de E que par des facteurs constants.
La puissance moyenne disponible sur un réseau à courant
alternatif est :
P moy. = -— E.I cos cp = E effic. x I effic. cos «p.
Elle est donc moindre que s'il s'agissait d'un courant continu, puisque, dans ce cas, cette puissance serait égale à EL
C'est déjà là une première cause d'infériorité des courants alternatifs sur les courants continus.
Ils ont en outre le défaut de se prêter moins facilement à la transformation de l'énergie électrique en énergie mécanique. En particulier les moteurs à courant alternatif ne démarrent pas généralement sous charge, vice rédhibitoire pour l'exploitation des tramways.
Mais on évite cet inconvénient en employant simultanémont plusieurs courants alternatifs convenablement décalés. Ainsi, à Lugano (Suisse), la distribution se fait par courants tinphasés, ensemble de trois courants alternatifs décalés d'un tiers de période.
Les vecteurs représentatifs sont, dans ce cas, trois droites égales OAj, OA^, OA3 faisant entre elles un angle de — (lig. 8).
On voit que la résultante OR de OAj et OA^ est égale et
directement opposée à OA3. Par conséquent, si Ton a (fig. 9)
trois conducteurs A,, A^, A3, dans lesquels sont lancés des
courants triphasés, en réunissant les conducteurs a un
-^ même point 0, on obtiendra en ce
point une tension nulle et Ton n'aura pas besoin de conducteur de retour.
vVM^'^
Fig. 8. — Vecteurs d'un courant triphasé.
Fig. 9. — Distribution d'un courant triphasé.
Pour distribuer des courants triphasés, trois conducteurs seulement sont nécessaires. On peut prendre les rails pour l'un de ces conducteurs. Il suffira alors d'installer, au-dessus de chaque voie, deux conducteurs aériens. Dans ces conditions, il faudra également monter deux trolleys par voiture.
On peut reprocher à cette disposition d'accentuer les inconvénients des conducteurs aériens. Mais on doit remarquer que le caniveau pourrait se prêter, au besoin à Tutilisation de courants triphasés. Les rails et les deux conducteurs sou-
terrains formeraient alors les trois conducteurs nécessaires pour la distribution du courant.
On pourrait adopter une disposition analogue avec des courants biphasés^ c'est-à-dire avec deux courants alternatifs décalés d'un quart de période. Les rails serviraient de fil de retour, car, dans ce cas, la résultante des courants n'est plus nulle.
Les courants alternatifs ne peuvent occasionner de décompositions électrolytiques \ Mais il faut prendre certaines précautions pour qu'ils n'influencent pas les réseaux téléphoniques ou télégraphiques, situés dans le voisinage.
On doit en outre signaler qu'à tension égale les courants alternatifs sont plus dangereux que les courants continus. A Lugano la tension employée est de 400 volts. En France dans un cas analogue on adopterait au maximum 180 volts; mais cette tension limite est trop faible.
Au sujet de cette tension nous avons une remarque à faire. Il ne s'agit pas (fig. 8) de la tension représentée par chaque vecteur. Il s'agit de la tension par rapport à la terre c'est-àdire par rapport à l'un des conducteurs, A3 par exemple. Pour l'obtenir il faut retrancher OAg ou AO^ de OA3. En appliquant toujours le parallélogramme des forces, nous prolongerons OA^ en sens inverse, nous prendrons 0A'2= OA, et la résultante sera la diagonale OT du parallélogramme
A Lugano, c'est T qui est égal à 400 volts. Chacun
* Du moins avec les tensions généralement employées pour la traction des tramways.
des courants alternalifs constitutifs du courant triphasé,
considéré isolément, n'a, au contraire, qu'une tension égale
OT à A, = -7^ = 231 volts.
Alimentation des lignes par un transport de force. — Les transports de force s'effectuent avec des courants à haute tension. L'emploi des hautes tensions se justifie par ce que nous avons dit plus haut, relativement aux pertes en ligne.
Soit à transporter dans un fil de résistance R avec du courant à 300 volts une puissance de 500 kilowatts. L'intensité sera de 1^000 ampères, la perte de charge de R X 1 000 volts et la perte en watts, à l'extrémité de la ligne, de R X 1 000 X 1 000 watts.
Si la tension adoptée est au contraire de 5 000 volts, l'intensité ne sera plus que de 100 ampères, la perte en ligne de R X 100 volts et la perte en watts, à Textrémité, de R X 100 X 100 watts, soit 100 fois moins que ce qu'elle était dans le cas précédent.
Dans ces dernières années on a eu tendance à augmenter de plus en plus la tension des transports de force.
On emploie maintenant couramment, dans l'industrie des tramways, des transports à 5 000 volts (Paris) et même 10 000 volts (New- York) ^
Les transports de force peuvent s'exécuter soit avec des courants continus, soit avec des courants alternatifs simples ou polyphasés.
* Il s'agit de distributions locales. Si l'on voulait aller chercher le courant à grande distance on emploierait des courants de 20 à 30 000 volts.
22 LES TRAMWAYS ÉLECTUIQUES
1** Transport de force par courant, continu. — Pour utiliser le courant transporté, on se borne, puisqu'il est continu, à abaisser sa tension.
Le transformateur se compose d'une dynamo réceptrice actionnant directement une dynamo génératrice, produisant du courant continu de o à 600 volts.
On se trouve réaliser ainsi une station centrale ordinaire, mais avec moteurs électriques, au lieu de moteurs à vapeur.
La dynamo réceptrice fonctionne dans ce casa haute tension.
On peut éviter cet inconvénient, si Ton a à alimenter plusieurs stations de transformation, en montant les réceptrices en série.
Par exemple, avec cinq stations montées en série et alimentées par un courant à 2500 volts, la différence de potentiel aux bornes de chaque réceptrice ne sera plus que de 500 volts (Système Thury).
2** Transport de force par courant alternatif, — Le courant alternatif à haute tension passe d'abord dans des transformateurs statiques qui abaissent sa tension, puis dans des, commutatrices.
Une commutatrice n'est autre qu'une dynamo à courant continu munie de deux collecteurs. D'un côté le collecteur est constitué par deux bagues reliées en deux points opposés de l'induit ; de l'autre c'est un collecteur ordinaire, à courant continu .
Le courant alternatif arrive par les bagues et sort par le collecteur à courant continu à la tension de 550 volts.
Pour que le courant continu sorte à cette tension il faut que le courant alternatif arrive aux bagues avec une tension déterminée. C'est ce qui explique son passage, au préalable, dans des transformateurs statiques,
y Transport de force par courants polyphasés. — Les courants polyphasés se prêtent très bien soit à leur utilisation directe, soit à leur transformation en courants continus.
Dans le premier cas on n'aura qu'à abaisser leur tension à l'aide de transformateurs statiques^ de manière à ne distribuer dans le réseau que des courants à 300 ou 400 volts (Lugano).
Dans le second, on prendra comme intermédiaire soit des transformateurs tournants (Dublin), soit des commutatrices (Marseille, Paris).
Le transformateur tournant 'à^ compose d'un moteur à courant triphasé actionnant une dynamo à courant continu. Le moteur à courant triphasé peut être actionné directement par le courant à haute tension, ce qui évite l'emploi de transformateurs statiques.
Une commutatrice pour courants polyphasés est identique à une commutatrice pour courants alternatifs. Le nombre de bagues, pour l'arrivée du courant, est seul différent.
Le choix à faire entre ces divers systèmes dépend des circonstances locales et des considérations suivantes :
1° Les courants alternatifs à haute tension se produisent plus simplement que les courants continus dont Faction sur les isolants peut être rapidement nuisible ;
2^ On peut, avec des courants alternatifs, simples ou polyphasés, limiter la tension dans Tusine productrice de courant à 200 ou 300 volts et faire passer le courant, avant de le lancer dans la ligne à haute tension, dans des transformateurs statiques, appareils inertes qui élèvent la tension, sans qu'il soit besoin d'exercer sur eux une surveillance continue (Lowell, Etats-Unis) ;
3° Si Ton a adopté une distribution par courants polyphasés, remploi d'un transport de force par courants polyphasés de môme nature s'impose également, puisque de simples transformateurs statiques permettront de passer, du courant transporté par la ligne, au courant distribué dans le réseau.
Les transports de force sont de plus en plus employés pour la traction des tramways. Ils donnent la possibilité d'utiliser, comme stations génératrices, des usines hydrauliques produisant l'énergie à très bas prix.
On peut aussi, de cette façon, alimenter avec une même usine plusieurs réseaux voisins ou de très grands réseaux, et bénéficier ainsi de l'économie que procure toujours la production en grand de l'énergie électrique.
CHiPITRE II
Voie proprement dite. — Fondation et chaussée. — Éclissages électriques. — Rails soudés. — Joints plastiques. — Fuites de courant par les rails ; actions électrolytiques. — Rampes et courbes. — Effort de traction ; puissance.
Voie proprement dite. — Les tramways électriques exigent (comme tous les tramways à traction mécanique) des voies robustes et solidement établies.
Aux Etats-Unis, on avait compté, au début, conserver, sans les renforcer, les anciennes voies exploitées avec des tramways à chevaux. Mais, sous le passage de véhicules plus lourds (10 à 12 tonnes pour une voiture d'hiver à 2 moteurs) et sous l'action de vitesses dépassant parfois 30 kmà Theure, elles se sont disloquées très rapidement et Ton a dû les remplacer*.
La largeur des voies est de 1 m (voie étroite) ou de 1,44 m (voie normale). On a surtout adopté la voie normale qui donne,
* Ces voies anciennes n'avaient pas seulement rinconvénient d'être très mauvaises pour le roulement ; elles constituaient, malgré les éclissages électriques dont il sera parlé plus loin, un très mauvais conducteur pour le retour du courant et il se produisait des fuites d'électricité, se traduisant par l'attaque des conduites d'eau ou de gaz situées à proximité.
as LES TIÎAMWAYS KLECTRIQLES
entre ]es faces ioléneures des roues, la largeur libre que nécessitent les moteurs de tramways, du type courant. Il est d'ailleurs à remarquer que la voie étroite s'Impose beaucoup moins que pour un chemin de fer d'intérêt local atlcndu que, même avec la voie normale, et étant donné le faible empattement des voitures, on peut accepter, comme on le verra plus loin, des courbes de très faible rayon.
Les rails, pour tramways, se font toujours en acier. Il y a intérêt, comme sur les chemins de fer, à employer des rails très longs. Non seulement le nombre des joints — lesquels sont une cause de dégradation pour la voie et pour le matériel — est ainsi diminué, mais la conductibilité électrique de la voie se trouve encore augmentée.
Il faut distinguer les voies établies sur accotement, le long des routes, cl celles qui, empruntant le sol des rues, ont leurs rails noyés dans la chaussée.
Les premières doivent surtout être traitées comme une voie de chemin de fer d'intérêt local, c'est-à-dire qu'elles se com- ^'^' '?' r î^^" ^''" poseront de rails Viaiiole ou de rails à
gnole de ia kg. ' •'
double champignon posés sur traverses noyées dans du ballast.
Le rail Vignole est le plus employé (fig. 10). Son poids est de 20 ou 25 kg par mètre courant, scion l'échantillon.
L'espacement dos traverses est de 80 cm ; il se réduit, de part et d'autre des joints, à 60 cm.
Les rails adoptés pour les voies établies sur chaussée varient
VOIE avec les pays. Les systèmes les plus employés sont les ! vants :
1° Bails à gorge, — Dans ce type rentrent les rails Broca, Phœnix, Humbeit, Gowans, Jonhnstones et Rankîne, etc..
En France on emploie surtout le rail Broca. Le premier type, pesant 36 kg par mètre courant, a tité peu à peu aban- ' -jse. i
Fig. 1
Fig. 12, — Itail poutre.
Fig. 13. — Rail Phœnii.
donné pour un type plus fort pesant 44 kg (fig. H). Ce dernier rail présente les caractéristiques suivantes : hauteur du rail 170 mm ; largeur du patin 102 mm ; épaisseur de l'âme 11,5 mm; largeur de table de roulement 44 mm ; ornière 28 mm/28 mm.
Dans ces derniers temps on a même trouvé le type de 44 kg insuffisant et l'on a combiné de nouveaux rails, dits rails poutre, dont on trouve un spécimen dans le nouveau rail de la Compagnie des Omnibus (fig. 12], Ce rail pèse 54 kg par mètre courant.
Dans le type Phosnix la tendance a été également à l'aug-
mentatioa de poids. Le nouveau rail des tramways de Hambourg (iig, 13) pèse, par exemple, S3 kg.
Tous les rails que nous venons de décrire, ayant un large patin, peuvent être posés sur une couche de sable sans traverses. Mais, pour maintenir leur écartement, il faut les enfretoiser tous les 2 m à 2,50 m.
2° Rails à gradin. — Ces rails sont surtout employés aux Etats-Unis.
Au début, on faisait usage d'un pelîl échantillon (fig. 14)
Flg. 14. — Rail il gradio, aaciea type.
et, afin d'avoir entre les traverses et la table de roulement une hauteur suffisante pour pouvoir loger un pavé, on intercalait une longrine entre le rail et la traverse.
Mais la rigidité d'une telle voie laissait à désirer et l'on a combiné des rails de grande hauteur pouvant se placer direc-
tement sur les traverses. Un des lypes les plus employés est représenté parla figure 15,
Les rails à gradins ont l'inconvénient de produire une petite dénivellation dans le revêtement des chaussées. Aux Etats-Unis, où la viabilité est souvent négligée, cette saillie est généralement acceptée par les municipalités. Cependant certaines grandes villes ont demandé une modification du
^jiTJ
profil usuel et l'on est arrivé à un nouveau type, qui est pour ainsi dire intermédiaire entre le rail à gradin et le rail à ornière.
La figure 16 représente l'un de ces nouveaux rails (New- York). La hauteur est de 229 mm et le poids de 33 kg par mètre courant. L'ornière est, comme on le voit, très adoucie et les roues des voitures circulant sur la chaussée ne risquent pas de s'y immobiliser. Dans les courbes et dans le but d'éviter des déraillements le bord extérieur du rail présente
une légère surélévation par rapport à la table de roulement (fig. 17).
Les rails américains ayant, comme les rails à gorge, un très large patin, pourraient être posés directement sur une couche de sable.
Mais, comme le sous-sol des rues américaines est généra-
Fig. 18. — Voie Marsillon.
lement très mauvais, on les asseoit sur des traverses très rapprochées (0,80 m à 0,60 m).
3^ Rails Marsillon. — La voie Marsillon (fig. 18) est formée de deux rails identiques de 120 mm de hauteur et dont Técartement est maintenu par des fourrures et par des coussinets tirefonnés sur des traverses en bois. Dans les chaussées
V 1 E ai
avec fondation en béton le coussinet est supprimé et remplacé par une selle de 2 cm d'épaisseur.
Le poids est de 35 et 41 kg par mètre courant.
La voie Marsillon présente un coefficient de roulement moindre que les rails à gorge. Mais elle s'use plus vite sous le passage des voitures et elle complique un peu Texécution des éclissages électriques.
A Paris, où elle est surtout employée, elle a tendance à disparaître.
Fondation et chaussée. — Avec un bon sous-sol une fondation n'est pas nécessaire. Mais si Ton a à craindre des tassements on établira sous les voies une fondation générale en béton de ciment. On lui donne de 15 à 20 cm d'épaisseur.
Par mesure d'économie on réduit parfois la fondation à un solin trapézoïdal de 0,35 m à 0,40 m de largeur moyenne, placé sous chaque file de rails.
Les matériaux employés pour le revêtement des chaussées varient avec les localités. Généralement les voies reçoivent un revêtement en pavés de pierre, posés sur forme de sable. La grande hauteur des nouveaux rails permet justement de placer des pavés, même de gros échantillon, entre la table de roulement et le patin du rail.
Les chaussées en bois sont toujours établies sur béton. Dans ce cas il en sera de môme de la voie. Mais, comme les pavés de bois n'ont guère que 12 cm de hauteur, les rails se trouveront encastrés, sur une partie de leur hauteur, dans le béton de fondation. C'est un avantage, au point de vue de la
rigidité de la voie; mais une telle disposition rendra évidemment le renouvellement des rails très dispendieux.
Le pavé de bois a Tinconvénient de gonfler sous Tinfluence de Thumidité. Il tend alors à soulever les voies. Aussi on fera bien de les cramponner^ c'est-à-dire de fixer les patins des rails par des crampons en fer, scellés dans le béton de fondation.
Une excellente chaussée pour un tramway électrique, surtout pour un tramway à retour du courant par les rails, serait constituée par une chaussée asphaltée avec fondation en béton. Malheureusement l'asphalte est un revêtement assez coûteux.
L'usage est d'imposer aux Compagnies concessionnaires l'entretien de la chaussée pour l'entrevoie et deux zones de 0,30 m à 0,50 m situées de part et d'autre des rails. Évidemment cela est très commode pour les municipalités, qui peuvent ainsi se faire payer une partie de leurs dépenses de voirie. Mais cette sorte de taxe, qui se concevait jusqu'à un certain point quand les tramways étaient remorqués par des chevaux, est absolument vexatoire avec la traction électrique.
Éclissages électriques. — Quand le courant électrique fait retour à l'usine par les rails, les éclissages ordinaires ne suffisent pas pour assurer la continuité du circuit. Il peut arriver, en effet que les boulons se desserrent ou que les contacts entre les éclisses et les rails deviennent imparfaits, par suite de l'oxydation du métal.
Aussi est-il indispensable de relier les rails entre eux
par des fils ou des rubans de cuivre d'une section suffisante pour que la perte de charge admise, du fait de la ligne, ne soit pas augmentée. A cet effet, on tiendra compte que la résistance du cuivre est environ le dixième de celle de Tacier.
Les éclissages électriques ne sont efficaces qu autant que les contacts sont bien assurés. Aussi convient-il que les surfaces de jonction de l'acier et du cuivre soient parfaitement propres et nettes.
Nous représentons, ci-apros, quelques-uns des éclissages électriques les plus employés.
a) Le joint est formé par un conducteur en cuivre serré
tsEssssssssa
ûCD cinn rm I mn nnn rm
' ' lyi lyj lyj I lyj LLp yj '^
Fig. 19. — Eclissage électrique avec manchons en cuivre.
à ses deux extrémités dans des manchons coniques de môme métal (fig. 19).
h) Le conducteur passe dans des bouchons en acier étamé
lEiL ( m" i m^ [ ,ii:ii QZD cra^^
assssssss^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^S^ssassE
igi-igj— ig] — \ cgr-Tgj— ïgr
Fig. 20. — Eclissage électrique avec bouchons en cuivre.
qui sont enfoncés à frottement dur dans les rails (système de la Société Alsacienne) (fig. 20).
c) Rail Bond Chicago, — Excellent joint employé aux États-Unis par la General Electric Company et en Europe
Maréchal. — Tramways élect., 2« édit. 3
par la Société Thomson-Houston. Le conducteur se termine par une tête creuse dans laquelle on enfonce un rivet conique,
7 M rm -m rm L rm (TU (TTi , ft
igr-i^r-igj — I — cy3 ly) tyi
Fig. 21. — Rail Bond Chicago.
en acier (fig. 21). Le joint se double sur les lignes à grand trafic.
d) Système à boucle, formé par un fil de cuivre que Ton passe à travers les rails et dont on réunit les extrémités à l'aide d'un manchon en acier doux étamé. Le contact avec
iTTi -tm cm I rm rrri i-m
Fig. 22. — Eclissage à boucle.
les rails est également assuré par des manchons en acier (Boston) (fig. 22).
Quel que soit le système d'éclissage adopté il faut que les tiges en cuivre qui les constituent ne soient pas absolument rigides. On leur donne toujours une certaine courbure dans le plan vertical, de manière à ce que la tige puisse supporter, sans se casser, les mouvements longitudinaux que produisent, dans les rails, les variations de la température.
Les systèmes d'éclissage précédemment décrits nécessitent une assez grande longueur de fils de cuivre, ceux-ci devant contourner les éclisses. . .
On peut obtenir des éclissages plus économiques en pla-
çant les fils soiis les éclisses. Il suffit alors de leur donner de 15 à 20 cm de longueur. Dans ce type rentre réclissage Crown constitué par des fils de cuivre réunis, à leurs deux extrémités , dans des têtes de même métal. Ces têtes sont enfoncées à frottement dur dans
rame du rail (fig. 23). pj^ ^s. - Éclissage Crown.
Des éclissages de cette nature conviennent bien également pour le cas où Ton veut placer les fils sous le patin du rail. Mais la pose est alors plus compliquée.
Les éclissages électriques ont pour but de transformer chaque file de rails en un conducteur continu. Mais il faut prévoir le cas où une éclisse viendrait à être coupée. On obviera à cet inconvénient en reliant chaque file de rails tous les 50 mètres environ par des fils de cuivre. Ces fils se terminent par des têtes que Ton enfonce dans Tâme des rails par le procédé employé pour les éclisses de joint.
Lorsque la densité du courant de retour est trop forte ou si la perte de tension dans la voie dépasse la limite autorisée par les règlements, on doit soulager les rails par des feeders de retow\ Ce sont des câbles en cuivre, reliant directement •les rails à lusine. Ils doivent être calculés avec autant de soin que les feeders daller; mais leur isolement peut être beaucoup moindre, en raison de la faible tension qu'ils ont à supporter.
Joints plastiques. — Ces joints sont d'origine américaine.
LES TRAMWAYS ÉLECTHIQLES
Le système consiste à intercaler entre les éclisses ordinaires et les rails une substance plastique, ne s'oxydant pas et assurant toujours un bon contact entre les rails et les éclisses
Fîp^. 24. — Joint Edison Brown.
(Plastic rail bond). On a soin, au préalable, de décaper à vif les surfaces d'application. Lorsque les rails se dilatent ou se contractent, ils glissent sur le joint, mais sans perdre leur
contact avec le métal plastique et par suite avec les éclisses.
he joint Edison-Brown se compose de petites couronnes en liège pressées par redisse contre le rail et dans la partie centrale desquelles on met un alliage à base de mercure (fig. 24).
Le système Bryan (fig. 25J est un système mixte. L'alliage n'intervient que pour établir un bon contact entre les rails et une paire de rondelles qu'un boulon presse contre ràmc du rail. Entre
Fig. 23. — Joint Bryan.
les deux rondelles sont maintenus fortement les gros fils de cuivre formant éclissage électrique.
Rails soudés. — La continuité du circuit de retour peut également être obtenue, sans éclissages électriques, en soudant les rails bout à bout. Mais il est clair qu'une telle opération n'est praticable qu'autant que la voie peut résister, sans se déformer, aux allongements et raccourcissements que produisent l'élévation ou l'abaissement de la température.
Avec des rails noyés dans les chaussées, la limite d^élaslicité du métal n'est généralement pas atteinte, même pour des variations de 40 à 45°. D'autre part, les rails étant fortement maintenus par les traverses ou par le revêtement de la chaussée, les actions thermiques ne peuvent s'additionner sur toute la longueur de la voie.
C'est ce qui explique pourquoi le procédé a pu réussir dans certaines villes américaines (Saint-Louis, Portland).
Il est évidemment indiqué de souder, dans ce cas, les rails à l'aide de Télectricité, en se servant du courant même de la ligne. On doit, toutefois, lui faire subir une transformation^» afind'augmenterlachaleurproduite. Cette transformation consiste à abaisser sa tension, de manière à avoir, par exemple, au lieu d'un courant de 40 ampères à 500 volts, un courant de 5000 ampères à 4. volts. La chaleur dégagée par l'appareil soudeur (laquelle croît comme le carré de l'intensité et ne dépend nullement de la tension) est alors beaucoup plus considérable.
La Société Johnson, qui s'est fait une spécialité de la soudure des rails par l'électricité, emploie justement une tension finale de 4 volts. L'opération se fait de la façon suivante : on rapproche les rails bout à bout et on place de part et d'autre du joint, des cales de même métal que les rails. On
Fig. 16. — JoÎDt Falk avant soudure.
prend le tout dans une mâchoire portée sur la machine à souder et, après avoir serré énergîquement, on fait passer le courant. L'acier fond très rapidement et remplit les joints. Les cales restent et maintiennent le joint transversalement. On exécute ainsi facilement 50 joints par journée de dix heures. L'appareil soudeur, le transformateur et le reste du matériel sont transportés par un wagon muni de moteurs électriques et prenant son courant sur la ligne aérienne par un trolley.
La Falk Mamifacturing Company emploie un autre pro-
cédé. Après avoir bien nettoyé les abouts des rails à souder elle les entoure d'un moule en fonte, en deux parties, et dont la surface intérieure est garnie d'un mélange d'huile et de plombagine. Pour empêcher le soulèvement des rails au moment où le joint sera confectionné, une presse maintient
l<'i(;, 21. — Joint Falk, le moule enlevé.
' les deux rails dans le prolongement exact l'un de l'autre.
La soudure est obtenue à l'aide de fonte en fusion qui est fournie par un cubilot que l'on amène à pied d'œuvre. Ce cubilot, ainsi qu'une soufflerie à vapeur qui l'actionne, sont montés sur roue et traînés par un cheval.
On peut couler de 40 à 30 joints à l'heure. Chaque joint consomme de 60 à 80 kilogrammes de fonte.
On a appliqué le système Falk, aux Etat- Unis sur environ 30OO kilomètres de voies. En France nous citerons, comme ayant été muni de joints Falk, le réseau de Lyon.
Il est à remarquer que les joints souciés n*ont pas comme seul effet d'améliorer la conductibilité électrique de la voie. Ils diminuent l'usure du matériel roulant et augmentent la durée des rails, en supprimant les martelages qui se produisent aux abouls, avec les joints ordinaires.
Fuites de courant par les rails ; actions électrolytiques. — Lorsque, par suite de la mauvaise conductibilité de la voie, le courant fuit par les rails, il a tendance, pour revenir à l'usine, à passer par les conduites d'eau et de gaz, lesquelles en raison de leur continuité et de leur nature, constituent des conducteurs très peu résistants.
L'électricité, en passant des rails aux conduites et des conduites à l'usine ou aux rails situés dans le voisinage de Tusine, décompose les sels contenus dans le sol. Une oxydation plus ou moins énergique se produit aux anodes (points de sortie du courant). Par conséquent les conduites courent le risque d'être détériorées surtout dans le voisinage de l'usine, puisque c'est là où le courant les abandonne.
Pour que ces actions électrolytiques se produisent, il n'est pas indispensable que la conductibilité de la voie soit défectueuse. Il suffit, comme Ta démontré M. Potier ^ qu'entre les extrémités des rails il existe une différence de potentiel dépassant 5 volts ^ Dans ce cas, un courant dérivé prend
* Société Internationale des Electriciens. Mai 4896.
* Ce chiffre se justifie par ce fait que, pour sortir des rails, traverser le sol, suivre les conditites et regagner les rails, le courant a à vaincre : 1« deux fois la force contre-électromotrice de polarisation, du sol, soit 2x2 volts = 4 volts ; 2» la résistance du sol (en supposant celle des conduites négligeable) qui peut être inférieure à un volt.
naissance et se porte naturellement sur les conduites voisines.
Pour éviter ou atténuer ces actions électroly tiques on peut :
1° Relier le pôle négatif des dynamos aux conduites situées près de Tusine ou aux conduites plus éloignées que, par suite d'interruptions, le courant doit abandonner;
2^ Réduire à 5 volts, au plus, la différence de potentiel existant entre les extrémités des rails, par la pose de feeders de retour convenablement distribués*. En général, ces feeders ne seront indispensables que lorsque la longueur de la ligne dépassera 4 à o km. Ils devront être calculés, comme on Ta dit précédemment, avec autant de soin que les feeders d'aller ; mais ils pourront être moins bien isolés en raison de la faible tension du courant à écouler.
Le calcul de ces feeders de retour consiste à proportionner leur section au débit à écouler, de telle façon que les points d'aboutissement aux rails des divers feeders soient a,u même potentiel.
Si, par suite de la disposition du réseau, les feeders ont des longueurs très inégales, on évitera, sur les feeders les plus longs une grosse dépense de cuivre, en employant des dévolleurs.
Un dévolteur est Tinverse d'un survolteur. Il consiste comme lui, en une dynamo actionnée par un moteur; mais il crée une différence de potentiel négative et, à cet effet, on relie le^ pôle positif de la dynamo à la barre négative du tableau de l'usine et le pôle négatif au feeder.
* En Angleterre, on accepte 7 volts. Voir chap. xii, la règle, pour la France, dite du volt kilométrique.
3° Employer le système à 3 fils (voir ch. i",) système qui permettra, en outre, d'alimenter une longueur de voie supérieure à 8 km, car on distribuera en réalité à 1 000 volts;
4^ Adopter des courants polyphasés ou poser une ligne spéciale pour le retour du courant. Deux trolleys ou deux frotteurs seront alors nécessaires.
On voit, somme toute, que Ton peut assez facilement se mettre, dans tous les cas, à Tabri des décompositions électrolytiques. Celles-ci se sont surtout produites au début de rindustrie, alors que Ton n'apportait pas un soin suffisant à l'établissement des éclissages électriques. Mais, en fait, dans les installations nouvelles, elles sont beaucoup moins nombreuses qu'on ne le croit généralement. Il résulte, d'ailleurs, de la communication de M. Potier, qu'elles sont en réalité peu à craindre sur des réseaux de faible étendue et pas trop chargés.
Rampes et courbes. — Un moteur électrique peut, comme nous le verrons plus loin, développer passagèrement une puissance bien supérieure à sa puissance normale de route. Cette élasticité permet aux tramways électriques d'aborder des rampes atteignant jusqu'à 10 et H cm par mètre *.
Au delà, l'adhérence serait insuffisante et il faudrait en-
* On peut citer, comme rampes très élevées gravies par des tramways électriques les suivantes :
Amsterdam (États-Unis). 13,5 cm par mètre.
Glens Falls 12,5 - —
INaslivillc 11,0 —
. Remscheid. ...... 10,6 —
Kiew •. . 10,5 -
Belgrade 10,0 —
grener les moteurs non avec les essieux, mais avec une crémaillère, comme au Mont-Salève.
On pourrait aussi appliquer les procédés d'adhérence magnétique préconisés par M. de Bovet.
Lorsqu'un tramway descend une pente accentuée on peut non seulement arrêter le courant, mais encore profiter du mouvement de rotation des moteurs pour produire de l'électricité. Les moteurs travaillent alors comme des dynamos génératrices et Ton récupère ainsi, aux descontes, une partie de l'énergie consommée aux montées.
On a pu, en procédant de la sorte, réaliser sur certaines lignes, principalement sur des lignes à accumulateurs, des économies de traction assez marquées. Il faut cependant, pour obtenir ce résultat, que les moteurs soient enroulés d'une façon spéciale.
Les courbes limites à adopter dépendent surtout du matériel roulant. On n'emploie que très rarement des rayons inférieurs à 15 m.
Afin de permettre le passage du matériel dans les courbes on monte souvent les voitures sur des bogies. On a employé également des essieux radiants et convergents. Le matériel à essieux rigides convient mieux à une exploitation économique, à la condition, toutefois, que l'inscription des voitures dans les courbes puisse se faire sans trop de fatigue pour le matériel.
On facilitera cette inscription en donnant du devers aux voies dans les parties en accotement et en élargissant la gorge des rails, là où il est fait usage de rails à ornières.
Effort de traction ; puissance. — La résistance à la traction varie avec Tétat de propreté de la voie et la forme des rails. A ce dernier point de vue les rails à gorge et à gradin sont un peu moins avantageux que les rails Marsillon.
On doit aussi, quand les voitures sont susceptibles d'atteindre une grande vitesse, tenir compte de la résistance de Tair. Mais, avec les vitesses généralement observées en Europe, on peut se contenter de coefficients moyens.
Nous engloberons dans ces coefficients moyens la résistance spéciale provenant des courbes. Leur influence sur l'ensemble de l'exploitation, sauf exceptions, n'est pas en effet très sensible, d'autant plus que, dans la plupart des cas, on ne les aborde qu'après avoir réduit notablement la vitesse.
En palier^ la résistance moyenne à la traction est de 7 à 8 kg par tonne, pour une voie sur accotement, et de 13 à 14 kg par tonne, pour une voie avec rails noyés dans les chaussées.
Dans les rampes^ on doit ajouter 10 kg par tonne et par chaque centimètre pour mètre de rampe.
Un tramway doit pouvoir démarrer très rapidement. Les tramways électriques, dont les moteurs jouissent de la remarquable propriété de développer justement au démarrage un effort maximum, offrent, à ce point de vue, des avantages tout à fait précieux (voir ch. viii).
L'effort supplémentaire à réaliser par tonne remorquée, pour le démarrage^ peut se calculer rapidement, en kilogrammes, par la formule 102—- , / étant la durée du démar-
rage en secondes et V la vitesse normale de route, en mètres^ par seconde \
Avec les moteurs ordinairement employés un tramway électrique démarre facilement en quelques secondes, môme sur une rampe prononcée.
Lorsque l'on forme des trains composés d'une voilure automobile et d'une ou plusieui's voitures remorquées; il faut que l'effort de traction soit inférieur à l'adhérence. Celle-ci varie beaucoup avec Tétat de la voie (sec, boueux, humide, etc.). Elle est en moyenne de 1/7 du poids adhérent (ISO kg par tonne de poids adhérent, en chiffre rond).
On augmente l'adhérence lorsque, par suite de Tétat de la voie, elle faiblit, en sablant les rails. Le sable servant pour cet objet est projeté d'une sablière^ fixée sur la voiture. II est indispensable, en matière de tramways électriques, que les voitures soient munies de bonnes sablières. Non seulement elles interviendront fréquemment pour accélérer le démarrage; mais en s'en servant au moment des freinages elles permettront, quand cela sera nécessaire, d'arrêter la voiture très brusquement.
La puissance de traction s'obtient, en chevaux, en multipliant l'effort de traction (en kg) par la vitesse (en mètres par seconde) et en divisant par 75.
Une voiture de 50 places, pesant en charge 10 tonnes, absorbe, en palier, à la vitesse de 12 à 15 km à l'heure mesurés aux bornes des moteurs, de 5 000 à 6 000 watts
* Ces vitesses sont 2,22 — 2,50 — 4,17 — 5,55 — 6,95 — 8,33, pour des vitesses, en kilomètres à l'heure, de 8, 10, 15, 20, 25 et 30.
c'est-à-dire de 6 à 8 chevaux. Mais, au démarrage et sur les rampes, la puissance absorbée est beaucoup plus considérable 'souvent 7 à 8 fois plus}. Aussi adopte-l-on, comme nous Tavons déjà dit, 2 moteurs de 25 chevaux pour les grandes voitures de 50 places et 1 moteur de 25 chevaux pour les voitures de petit modèle. Si la voiture pèse plus de 10 tonnes, ce qui n'est pas rare, on remplacera avantageusement les moteurs de 25 chevaux par des moteurs de 30 à 35 chevaux.
