RÉSISTANCE DES TERRES
Objet de la mesure. — Le circuit d'une ligne électrique aérienne ou souterraine se complète souvent par un retour par la terre, obtenu en reliant la ligne, aux deux extrémités, soit à des plaques métalliques plongeant dans l'eau ou le sol humide, soit à des conduites d'eau ou de gaz, soit à d'autres conducteurs métalliques possédant de larges surfaces de contact avec le sol. La mesure de la résistance de ce retour présente la même difficulté que celle de la résistance des électrolytes, par suite de la polarisation que le courant d'essai occasionne aux plaques de terre. De plus, si ces plaques sont très distantes, on constate des courants telluriques dus à la distribution inégale des potentiels à la surface du globe, distribution qui varie incessamment et produit des variations correspondantes dans l'intensité des courants terrestres. Ces circonstances sont gênantes pour l'appréciation exacte de la résistance d'une terre.
Les meilleures terres sont ordinairement les conduites d'eau ; c'est à ces conduites qu'on se raccorde dans les laboratoires et les usines pour obtenir un potentiel sensiblement nul. Les tronçons
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des conduites de gaz sont fréquemment réunis par un mastic isolant.
Cas de deux lignes parallèles. — Soient deux lignes de résistances r4 etr2, réunies aux mêmes plaques de terre. On détermine, par exemple à l'aide du pont de Wheatstone, la résistance totale de la ligne r, et du retour par la terre, en considérant comme zéro du galvanomètre la déviation causée par le courant tellurique et en adoptant une pile d'essai capable de fournir une force électromotrice très supérieure à la différence de potentiel qui produit ce courant. On a
Une deuxième mesure faite avec la seconde ligne donne
Rji ^= r2 -j- x»
En bouclant les deux lignes aux extrémités, on mesure
R3 = rx -f r2 ; d'où
Ri + R2 — R3
Autre méthode. — Une autre méthode consiste à envoyer dans le circuit d'une des lignes un courant i assez intense pour qu'on puisse le mesurer par un ampèremètre et à déterminer, au moyen de l'autre ligne et d'un voltmètre, la différence de potentiel V comprise entre l'extrémité éloignée de la première ligne et la plaque de terre de la station où l'on se trouve. La résistance cherchée est
Mesure de la résistance des terres d'un paratonnerre. — On
relie un paratonnerre au sol par des plaques métalliques plongeant dans des puits distants d'au moins 10 mètres, afin d'être sûr de rencontrer une nappe souterraine d'une étendue et d'une conductibilité suffisantes. A défaut de puits, on plonge les pièces de contact, plaques, tuyaux, dans des fosses remplies de coke concassé.
ijO CHAPITRE XXIII.
Le cas échéant, on connecte le paratonnerre à des conduites souterraines d'eau ou de gaz. Voici comment on peut apprécier grossièrement la valeur relative de ces diverses terres. Appelons •*, y-> ?i les résistances de contact de trois des prises de terre et négligeons la résistance du sol et des fils de connexion. Par l'intermédiaire de ces fils, on mesure séparément, au pont de Wheatstone ordinaire ou par la méthode de Kohlrausch,
R2 = x + f , d'où Ton tire
== R< 4- R3 — Rg
R2 -f- R3 — Ri
DÉTERMINATION DES RÉSISTIBILITÉS.
Résistibilité des conducteurs. — La détermination de la résistibilité d'un conducteur est l'un des problèmes qui se posent le plus fréquemment à l'électricien, soit qu'il s'agisse d'un fil ou d'un câble aérien ou souterrain, soit de barres ou de fils utilisés à l'enroulement des électro-aimants et des dynamos.
La mesure consiste à déterminer la longueur / cm, la section s cm2 et la résistance r ohms de l'échantillon fourni. La résistibilité est, en ohms-cm, à la température à laquelle on a opéré,
rs
Cette expression montre que, si l'on veut connaître la résistibilité avec une erreur limite de o,5 pour ioo, les erreurs limites commises sur la résistance, le diamètre et la longueur doivent être inférieures à o,i25 pour ioo, en admettant qu'on ne commette pas d'erreur dans l'évaluation de la température du fil.
Lorsque le fil à essayer est isolé, on commence par le dénuder en ayant soin de ne pas altérer sa section. Si la couverture est en coton ou en soie, on peut la dissoudre dans une solution de soude caustique.
ÎJ2 CHAPITRE XXIV.
La mesure de la longueur se fait sur le fil redressé au préalable ; il faut éviter d'étirer le Hl de peur de l'écrouir. Si l'échantillon est assez long, on peut, par exemple, mesurer une longueur de quelques mètres sur un sol uni, à l'aide d'un mètre étalon, et étendre le fil suivant la direction mesurée. Si l'échantillon est court, la mesure de la longueur doit être faite avec beaucoup de précautions pour éviter une erreur relative importante ; souvent, on emploie dans ce cas, pour la détermination de la résistance du conducteur, des appareils de mesure permettant d'évaluer la résistance comprise entre des couteaux dont l'écartement est connu et sur lesquels le fil est appuyé.
Lorsque les conducteurs sont cordés, il faut mesurer la résistance d'un brin détaché du câble. Toutefois, comme le redressement de ce brin exige un étirage du conducteur, on se contente souvent d'indiquer la résistance d'une longueur donnée du câble, à une température déterminée. La résistibilité du cuivre doit être mesurée avant le câblage.
La détermination de la section moyenne du conducteur peut se faire aisément, comme on Ta vu au chap. II, si l'on connaît la densité du métal. Celle-ci s'obtient en pesant le fil dans l'air, puis dans l'eau bouillie, en évitant les bulles adhérentes. De la masse du fil, de sa longueur et de sa densité, on déduit sa section moyenne.
Un autre procédé pour déterminer le diamètre moyen de la section consiste à employer une jauge, mais ce moyen est très grossier dans le cas de fils minces.
La mesure de la résistance peut être effectuée au pont de Wheatstone , au double pont de Kelvin ou par des méthodes analogues, suivant qu'on a affaire à une résistance moyenne ou à une résistance faible.
Pour connaître la résistibilité à o° C, il faut faire la correction relative à réchauffement, ce qui exige la connaissance de la température du fil pendant la mesure et du coefficient de variation de la résistance. On laisse le fil pendant plusieurs heures dans un local à température constante avant de mesurer sa résistance. On a soin de ne pas toucher le fil avec les doigts pendant les manipulations, pour ne pas l'échauffer. On le manie, par exemple, avec
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des pinces en bois. La formule de correction utilisée dans les limites de température ordinaires est de la forme
Rt= Ro(i +*t).
Les résistances de comparaison ne nécessitent pas de correction pour la température si elles sont en manganine ou en un alliage analogue.
Afin d'éviter la correction de température dans la mesure de la résistibilité du cuivre, on adopte souvent, comme étalon de comparaison, un fil de cuivre de résistance connue, qu'on laisse dans le même endroit que le fil essayé, afin d'obtenir l'équilibre de température. Pour faire la mesure, il suffit, par exemple, d'envoyer un courant faible dans les deux fils reliés en série et de comparer les différences de potentiel aux extrémités de ceux-ci, au moyen d'un galvanomètre sensible de grande résistance.
Soient V et V les tensions correspondant aux deux fils,
retr' les résistances,
p et o'ies résistibilités,
/ et /' les longueurs,
s et s' les sections ; on a, pour un courant /',
Vs P = Tr
On en tire
Si l'on relève la tension sur les deux fils à l'aide de deux couteaux, séparés par un manche isolant, qu'on appuie sur les conducteurs, on a
/ = /', et
p Vs a s
—ri
a et a' désignant les lectures au galvanomètre supposé propor-# tionnel.
Les praticiens ont conservé l'habitude de spécifier la conductibilité des fils par comparaison avec celle d'un cuivre spécial étalonné par Matthiessen et considéré longtemps comme pur. Ce cuivre mesure 1,584 microhm-cm à o°C , lorsqu'il est recuit. Actuellement, le commerce peut livrer du cuivre ayant une conductibilité de 102 et io3 pour 100 de celle du cuivre Matthiessen, ce qui montre l'inconvénient de ce mode de comparaison.
Résistibilité des électrolytes. — La mesure de la résistance d'un électrolyte de dimensions déterminées s'opère par l'une des méthodes exposées au chap. XXII. Si l'électrolyte présente une section constante s et une longueur /, sa résistibilité est, comme dans le cas précédent,
La température a une importance considérable, eu égard à la grande variation de la résistance des électrolytes avec cet élément. La formule appliquée par M. Bouty aux solutions salines étendues est
R0 = Rt (1 +0,0337 0-
Résistibilité des diélectriques. — La résistibilité du diélectrique des câbles étant très élevée s'estime ordinairement d'après la valeur de la résistance à l'isolement d'un long fil couvert du diélectrique sous une épaisseur connue. On verra , au chap. XXV, avec quelles précautions doit s'exécuter la mesure. Si R mégohms est la résistance à l'isolement trouvée pour un fil de longueur / cm, dont l'enveloppe a un diamètre extérieur D cm et dont le diamètre du conducteur est d cm, la résistibilité du diélectrique est, en mégohms-cm,
On peut estimer la résistibilité d'un diélectrique en feuille mince par le procédé suivant. L'épaisseur du diélectrique ayant été calibrée, l'on applique sur les deux faces des disques laissant déborder une large bande d'isolant pour réduire les dérivations
