RÉSISTANCE DES GALVANOBIÈTRES. 4SI

r' très supérieur à g. Cependant, on sera amené à adopter une valeur r' considérable si le galvanomètre est doué d'une sensibilité élevée. A défaut d'une résistance suffisante, on peut shunter la pile, fig. 23o.

Quand s est assez faible par rapport kg et g par rapport à r', on trouve approximativement

dg d%

ce qui montre la supériorité de la méthode en question sur le procédé précédent.

On peut, comme dans celui-ci, tenir compte par une correction du changement de tension aux extrémités du shunt éventuel de la pile. On doit alors écrire

aVs

c'est-à-dire

au lieu de

r' + g r{s + g)+gs

Pratiquement, le résultat de la mesure est influencé par le

fait qu'on peut modifier r et r' de quantités dr et dr' sans faire

varier d'une manière appréciable la déviation du galvanomètre.

En supposant que les erreurs qui s'ensuivent s'ajoutent, on a,

d'après (3),

. rdr' + r'dr dg = s T

Méthode de Lord Kelvin. — Une pile, shuntée suivant la disposition ordinaire, fournit le courant à un pont de Wheatstone, dont le galvanomètre étudié occupe la branche de résistance inconnue, fig. 23i. Les côtés a, b et c sont réglés jusqu'à ce que la déviation de l'appareil reste la même pour les deux positions de la clef insérée dans l'une des diagonales.

Suivant la propriété générale des combinaisons de circuits

de l'espèce, on a alors

bc g = — a

En discutant cette méthode, M. Kenipe a reconnu qu'il faut choisir pour b une résistance aussi faible et pour a une résistance aussi forte que possible, la pile réunissant le point de jonction des côtés les moins résistants au point de jonction des

Fi(j. 23 1.

côtés les plus résistants et la déviation étant maxima. L'erreur entachant le résultat s'apprécie expérimentalement en recherchant entre quelles limites on peut dérégler le pont sans déterminer une (lifiérence sensible dans l'indication du galvanomètre. Pour admettre une grande déviation de l'équipagf mobile, on considère l'une des extrémités de l'échelle comme zéro de la graduation. (')

:': Pour donner une idée de la précision relative des méthodes exposées dans ce chapitre, vinci <iueliiues résultats obtenus par un élève de l'Institut Montefiorc, en opérant sur un j;aIvanomctre (ju'il avait construit: Méthode du pont de Wlu-atstone âgjg -o,<xx)4 Méthode de la déviation réduite 0,0204

Méthixle d"éj;ale déviation o,oo35

Méthode de Lord Kelvin 0.001 7

RESISTANCE DES ELECTROLYTES.

Méthodes de déviation. — La mesure de la résistance des électrolytes présente une difficulté par suite de la polarisation des électrodes, qui occasionne un accroissement apparent de résistance. Il faut, si possible, faire l'essai avec une force électromotrice assez grande, pour diminuer l'influence de la polarisation. D'après MM. Lippmann et Paalzow, un métal ne se polarise pas dans une solution d'un de ses sels. De là, l'emploi d'électrodes dites impolarisables. On a souvent utilisé comme telles des lames de zinc plongeant dans des vases poreux remplis d'une solution concentrée de sulfate de zinc. On préfère actuellement le mercure en contact avec une solution de chlorure potassique saturée de calomel.

Pour éliminer l'effet de la polarisation, on peut recourir à la méthode suivante. L'électrolyte à essayer est versé dans un tube en U calibré. Les électrodes sont des rondelles transversales en même métal que celui du sel ou en platine platiné. On fait passer dans le liquide un courant mesuré par un galvanomètre. On rapproche les électrodes et l'on manœuvre un rhéostat, intercalé dans le circuit, de manière à rendre au courant son intensité première. La résistance ajoutée est égale

à la résistance de la colonne liquide supprimée. Pour recouvrir une électrode de platine d'un dépôt noir de ce métal, en \'ue de la rendre peu polarisable, on l'emploie comme cathode dans une solution aqueuse de tétrachlorure de platine, en augmentant convenablement la densité du courant. La résistance d'un électrolyte diminuant rapidement quand la température augmente, il est important cie maintenir celle-ci constante pendant l'essai. Dans ce but, on dispose le tube dans un bain d'eau pourvu d'un thermomètre et l'on restreint autant que possible la durée de passage du courant. La résisti\"ité de l'électrolyte étudié se déduit des dimensions du volume retranché.

Voici un autre procédé. En deux points delà colonne liquide comprise entre les électrodes, assez éloignés de celles-ci pour qu'on puisse admettre que le courant suit entr'eux des trajectoires parallèles à l'axe du tut>e, on fait arriver des fils de platine isolés saut" aux extrémités. On relève ia diflérence de potentiel de ces dernières, à l'aide d'un électromètre ou d'un condensateur adjoint à un galvanomètre balistique. En comparant cette difiérence à la chute de tension occasionnée par une résistance métallique connue, intercalée dans le même circuit, on obtient la résistance limitée par les fils de platine.

Méthodes de zéro. Dispositifs de M. Bouty, de M. Kohlrausch, de MM. Ferrie et Carpentier. — M. Bouty a adopti* un dispositif utilisant des flectrodes impolarisables, qui consistent en solutions de sulfate de zinc reliées à la source électrique par l'intermédiaire de lames en zinc amalgama L'électrolyte à essaj^er est enfermé dans un tube en doublfl hélice terminé par des coupes élargies et plongeant dans bain à temjiérature constante. Les coupes communiquent pa des siphons gros et courts avec des vases poreux, dont un seu est représenté dans la tig. 232 et qui sont remplis de l'électrO lyte, comme les siphons. Les vases poreux sont placés Ja des auges contenant le sulfate de zinc dissous et les plaque de zinc par lesquelles accède le courant. On obser\'c la ilifté rence de potentiel au moyen d'un électromètre Lippmann, quP

RÉSISTANCE DES ÉLECTROLYTES.

est raccordé au liquide des auges et qu'on ramène au zéro par l'action compensatrice d'une dérivation prise sur un rhéostat

Fig. 232.

traversé par le courant d'une pile auxiliaire, fig. 233. La résis-

'->/VWV>«/W\/VVVW-

Fig. 233.

tance de l'électrolyte dans les coupes, les siphons et les vases poreux ne représente que la millième partie de celle de la colonne en hélice et peut donc être négligée.

Le plus souvent on fait usage, pour la mesure des résistances électrolytiques, de courants alternatifs à fréquence assez

élevée, de façon à rendre les phénomènes de polarisation insensibles. Le liquide examiné est ordinairement versé dans un tube courbe en verre d'Iéna, présentant des ouvertures élargies dans lesquelles se trouvent des électrodes en platine platiné, fig. 234. Le tube est mis dans un bain à température

Fig. 2.^.

constante ou dans un thermostat. On détermine au préalable la constante propre aux dimensions du txibe en essayant dans celui-ci une solution dont la résistivité a été évaluée par un procédé différent.

M. Kohlrausch se sert du pont de Wheatstone, en plaçant dans la diagonale qui contient habituellement la pile l'enroulement secondaire d'une bobine d'induction. Le galvanomètre est remplacé par un téléphone, qui rend un son aussi longtemps que le courant alternatil' n'est pas annulé dans la diagonale qu'il occupe. Il faut avoir soin de constituer les côtés du pont par des conducteurs sans réactance, afin d'éviter tout accroissement apparent de leur résistance. La fig. 235 montre une

Fig. 235.

disposition de pont étudiée spécialement par M. Kohlrausch: les branches de proportion a et b sont prises sur un fil divisé

RÉSISTANCE DES ÉLECTROLYTES.

e co cm à I m de longueur, le long duquel glisse un contact à curseur D ; la branche de comparaison R est une boîte de bobines du genre Chaperon ou Feussner; le téléphone se met en T et l'électrolyte en X. Ce procédé de mesure a l'avantage d'une grande rapidité ; sa précision dépend de l'acuité d'ouïe de l'observateur. La bobine d'induction ne peut pas être puissante, de crainte de polarisation. L'interrupteur automati(jue du circuit primaire doit produire un bourdonnement analogue à celui d'une mouche, pour l'obtention d'une bonne sensibilité au téléphone. II convient que le récepteur soit à un mètre au moins de la bobine d'induction, pour ne pas être influencé directement par cette dernière. On cherche les deux positions du curseur pour lesquelles le son devient net et on adopte la lecture moyenne.

Il est possible de substituer au téléphone un électrodynamomètre sensible, de même qu'un appareil à induction du système Fleming ou Bellati. MM. Ferrie et Carpentier ont montré qu'on peut aussi utiliser un galvanomètre à aimant fixe, à la condition de disposer en série avec cet instrument une soupape électrolytique arrêtant la moitié des ondes du courant alternatif à déceler. Le détecteur électrolytique d'ondes hertziennes convient particulièrement pour cet office : il est constitué par un électrolyte dans lequel baignent inégalement deux fils de platine, l'un d'eux affleurant simplement le liquide ou pénétrant dans celui-ci à travers un tube en verre de façon à n'être mouillé que sur une surface très minime, et est polarisé par une pile formée île deux éléments secs en tension avec lui.

II faut veiller, lors de la préparation des électrolytes, à ce que l'eau distillée employée comme dissolvant soit exempte d'anhydride carbonic|uc, qui tend à s'y dissoudre et augmente la conductibilité des bains.

RESISTANCE DES TERRES

Objet de la mesure. — Le circuit d'une ligne électrique aérienne ou souterraine se complète parfois par un retour par la terre, obtenu en reliant le conducteur, à ses deux extrémités, soit i des plaques métalliques plongeant dans l'eau ou le sol humide, soit à des conduites d'eau ou de gaz, soit à d'autres masses conductrices possédant de larges suriaces «le contact avec la terre. La détermination de la résistance d'un tel retour offre la même difiiculté que celle de la résistance des électrolytes, par suite dt- la polarisation que le courant d'essai occasionne aux plaques de terre. De plus, si ces plaques sont très distantes, on constate des courants tellitriques variables, dus à l'inégalité des potentiels à la surface du globe et qui gênent les observations.

Les meilleures terres sont ordinairement les conduites d'eau. C'est à celles-ci qu'on se raccorde dans les laboratoires et les usines pour avoir un potentiel sensil)lcment nul. Les tuyaux des canalisations de gaz sont fréquemment assemblés par un mastic isolant.

Cas de deux lignes parallèles. — Soient deux lignes, de résistances ti et rj, réunies aux mêmes plaques de terre. On

RÉSISTANCE DES TERRES

détermine, à l'aide du pont de Wheatstone par exemple, la résistance totale de la ligne rj et du retour par ia terre, en considérant comme zéro du galvanomètre la déviation occasionnée par le courant tellurique et en adoptant une pile d'essai dont la force électromotrice est très supérieure à la différence de potentiel qui produit ce courant parasite. On trouve ainsi

Ri = ri + X.

, Une mesure semblable faite a\'ec l'autre ligne donne

Rj = r, -f- X.

[Enfin, en bouclant les deux lignes aux extrémités, on obtient

Ra = ri -)- rj.

^Des équations ci-dessus on tire

. ,. Ri -h R» — R3

Une seconde méthode consiste à envoyer par le sol sur l'une des lignes un courant I assez intense pour pouvoir être estimé par un ampèremètre et à relever, au moyen d'un voltmètre et de l'autre ligne, la différence de potentiel V entre la platjue de terre de la station où l'on opère et l'extrémité éloignée du premier conducteur. La résistance cherchée est

[ Essai des terres d'un paratonnerre. — On met un (lara-

tonnerre en conmiunication avec le sol par des plaques métalliques plongeant dans des puits distants d'au moins 10 mètres, afin d'être sur de rencontrer une nappe souterraine d'une étendue et d'une conductibilité suffisantes. A défaut de puits, on enfouit les pièces de contact, plaques ou tuyaux, dans des fosses remplies de coke concassé. Le cas échéant, on utilise des conduites souterraines d'eau ou de gaz.

Voici comment on peut ajiprécier grossièrement la valeur [e ces diverses terres. .-Vppelons -v, y et : les résistances de

46o CHAPITRE XXn.

contact de trois des prises de terre et négligeons la résistance du sol, ainsi que celle des fils de connexion. Par l'intermédiaire de ceux-ci, on détermine séparément, au pont de Wheatstone ordinaire ou à fil divisé,

Rs =>> + *, R3 = s + X,

De ces résultats on déduit

Rj + R3 — Rî

Ri + Rï — R3

Rg -|- R3 — Ri

RÉSISTIVITÉS ET RIGIDITÉS DIELECTRIQUES.

Résistîvité des conducteurs. — Les résistivités s'expriment en microhms-cm pour les conducteurs, en ohms-cm pour les électrolytes et en mégohms-cm pour les isolants.

La détermination de la résistivité d'un conducteur est une des expériences qui se présentent le plus fréquemment à l'électricien, qu'il s'agisse soit 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.

L'essai comporte la mesure de la longueur / cm, de la section s cm= et de la résistance r microhms de l'échantillon fourni. La résistivité est, en microhms-cm, à la température à laquelle on a opéré,

Cette expression montre que, si l'on veut connaître la résistivité avec une approximation de o,5 pour it)0, les erreurs commises sur la résistance, le diamètre et la longueur doivent être inférieures à o,i25 pour loo, en admettant qu'il n'y ait pas d'erreur dans l'évaluation de la température.

Lorsque le conducteur 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.

L'estimation de la lonj^ueur se tait sur le conducteur redresse au préalable. Il ne tant pas étirer le fil, de peur de l'écrouir. Si l'échantillon est assez long, on peut, par exemple, mesurer une distance de quelques mètres sur un sol uni, à l'aide d'un mètre étalon, et étendre le fil suivant cette direction. Si l'échantillûn est court, la longueur doit être évaluée avec beaucoup de soin, pour éviter une erreur relative importante. On emploie souvent dans ce cas, pour la détermination de la résistance, des appareils de mesure où le conducteur examiné est appu\é sur des couteaux dont l'écartement est exactement connu. Lorsqu'il s'agit d'une corde métallique, il faut opérer sur un hrin détaché. Cependant, comme le redressement de ce brin exige un étirage, on se contente fréquemment d'indiquer la résistance d'une longueur donnée de la corde. La résistivité du cuivre doit, dans ce cas, être mesurée avant le câblage.

La section moyenne du conducteur se calcule aisément, comme on l'a vu au chap. Il, si l'on connaît le poids spécifique du métal. Celui-ci s'obtient en pesant le fil d'abord dans l'air et puis dans de l'eau distillée. On lait bouillir cette dernière pour chasser les bulles adhérant au fil. Un autre procédé d'évaluation de la section consiste à effectuer, au moyen d'un micromètre ou d'une jauge, un nombre de mesures de diamètre suffisant pour avoir une moyenne satisfaisante.

Pour estimer la résistance, on a recours au pont de WTieatstone, au double pont de Kelvin ou à des méthodes analogues, suivant qu'on a affaire à une résistance moyenne ou à une résistance faible. Dans cette dernière alternative, il est indispensable que le raccordement au circuit de mesure ait lieu assez loin des extrémités du conducteur connectées aux fils d'alimentation pour qu'on puisse considérer les filets de courant comme parallèles à l'axe du conducteur dans la partie examinée. Il convient de souder les fils amenant le courant aux extrémités du conducteur à l'essai.

RÉSISTIVITÉS ET RIGIDITÉS DIÊLECTRIQtTIS.

Pour permettre de calculer la résistivité à o"C, il iaut relever a température de l'échantillon pendant la mesure de sa résistance et déterminer le coefficient de variation de celle-ci avec la température. Le mieux est de placer le conducteur étudié dans un bain de pétrole porté à une température déterminée par un chauffage électrique, obtenu en noyant dans k- liquide des résistances où l'on fait passer un courant électrique convenablement f^radué. L'échauffement ainsi réalisé par effet Joule est uniformisé par un agitateur et évalué paf un thermomètre très sensible plongeant dans le bain. En variant la température, il est possiV)le de trouver le coefficient a de la formule suivante, où t > f,

Il est à remarquer que cette formule n'est applicable qu'aux environs de la température normale des laboratoires. Si la différence est notable, i! faut ajouter entre les crochets un terme p(t — /')' et, pour les très grands écarts, encore un terme

y(t-ey.

Les résistances de comparaison ne nécessitent pas de correction pour la température si elles sont en manganine ou en un alliage analogue.

En vue d'éliminer l'influence de la température dans l'estimation de la résistivité du cuivre, on adopte souvent, comme étalon de comparaison, un hl de cuivre de résistance connue, qu'on laisse dans le même bain que l'échantillon examiné. On envoie un courant faible dans les deux conducteurs reliés en série et on compare les différences de potentiel aux extrémités de ceux-ci à l'aide d'un galvanomètre sensible de grande résistance. Soient V et V les tensions correspondant aux deux conducteurs, dont p et p' sont les résistivités, / et /' les longueurs, i et s' les sections. On a, pour un courant I,

et

d'où l'on tire

Si l'on observe les dift'érenccs de potentiel entre deux coûte séparés par un manche isolant et appuyés successivement les deux conducteurs, il vient

/ = /' et

P- = X jL = A i.

ô et ù' étant les deux lectures au galvanomètre supposé pr portionnel.

Quelques praticiens ont conservé l'habitude de spécifier là" conductibilité des fils par rapport à celle d'un cuivre spécia étalonné par Matthiessen et considéré longtemps comn pur. Ce cuivre mesure i,584 microhm-cm kcfC, lorsqu'il recuit. Actuellement, le commerce peut livrer du cuivre don la conductibilité atteint 102 et même lo3 pour loo de ce du cuivre Matthiessen, ce qui montre l'inconvénient de mode de comparaison.

Résistivité des électrolytes. — La résistance, r ohms, d'un électroiytc de dimensions déterminées se mesure par l'une des méthodes exposées au chap. XXI. Si cet électrolyte pre-^ sente une section constante le 5 cm" et une longueur de / 1 sa résistivité vaut

p = *^ ohms-cm.

La température a une importance considérable, par suite de la grande variation des résistances électroljrtiques avec ce élément. La formule appliquée par M. Bouty aux solutions' salines étendues est

Ro = Rt(i -f 0.0337 0.

/ représentant des degrés centigrades.

Résistivité des diélectriques. — La résistivité du diéle trique d'un cable étant très élevée, sa valeur doit ordinaire ment se déduire de la résistance d'isolement d'une grand longueur de celui-ci. On verra dans un chapitre ultérieur ave

RÊSISTIVITÉS ET RIGIDITÉS DIÉLECTRIQl^ES.

quelles précautions doit s'exécuter la mesure de cette résistance. Si R mégohms est la résistance d'isolement trouvée pour une longueur de / cm, lorsque l'enveloppe isolante a un diamètre extérieur de D cm et que le diamètre du conducteur vaut d cm, la résistivité du diélectrique est exprimée, en mégohms-cm, par

Pour évaluer la résisti\'ité d'un diélectrique en feuille mince, on peut procéder comme suit. L'épaisseur de la plaque à essayer ayant été calibrée, l'on applique en regard, sur les deux faces, des disques métalliques égaux et laissant déborder une large bande d'isolant pour réduire les dérivations superficielles. Le plateau supérieur est chargé d'un poids suffisant pour assurer l'adhérence avec le diélectrique. Celui-ci est alors soumis à une diflérence de potentiel élevée, qu'on obtient dans les laboratoires d'étalonnage par une batterie comportant plusieurs milliers de petits éléments secondaires. On relève simultanément, avec un électromètre et avec un galvanomètre très sensible, la diftérence de potentiel et l'intensité de courant entre les disques. Une vérification préalable doit être faite pour s'assurer qu'il n'y a pas de rupture du diélectrique pouvant compromettre le galvanomètre pendant l'essai. On note soigneusement la température et la durée d'électrisation de l'isolant. Dans une telle mesure, de grandes précautions doivent être prises pour éviter fies dérivations de courant par les bords de la plaque diélectrique. Pour supprimer l'humidité, celle-ci peut être disposée sous une cloche contenant des matières desséchantes. Une bonne mesure est d'entourer le disque métallique connecté au galvanomètre d'un anneau de garde reposant sur le diélectrique et mis en communication avec le pôle de la pile relié au galvanomètre. Ainsi, le courant qui franchit le bord de la feuille isolante ne traverse pas ce dernier, mais retourne directement à la pile.

L'influence de la température est plus grande encore pour

les isolants que pour les électrolytes. La formule de correction est exponentielle. Pour la gutta-percha, on a, entre o" et 38" C,

Rt = Ro X 0,894'.

que.

di<^

La résistivité de la gutta-percha étant représentée par lai après I minute d'électrisation, monte à M8 après 90 minutes; à 24* C, la variation n'est que de 5,5 à 7,66 dans les mêmes conditions de temps. Le papier imprégné de résine des câbles industriels est 3o fois moins résistant à 35" C qu'à 15" C.

Ces observations montrent qu'il est impossible d'atteindre une grande précision dans l'évaluation de la résisti\-ité des isolants, laquelle est fonction, non seulement de la durée de passage du courant, mais aussi de la difiérence de potentiel appliquée. En forçant suftisamment cette dernière, on détermine un courant intense sous forme de décharge disruptive. Nous verrons ci-après qu'on préfère soumettre les isolants employés en clectrotechnique à un essai de rigidité diélectrique

Les recherches auxquelles ont donné lieu les matières radù actives ont démontré l'influence considérable exercée par ci substances sur la résistivité des diélectriques, qu'elles <li nuent dans des proportions remarquables. L'effluve électrique produit des effets analogues. Elle provoque de plus, au contact de l'air, la formation de composés nitrés, susceptibles d'altérer la composition de certains isolants en les rendant conducteurs.

Nous rappellerons, à ce propos, que c'est précisément en observant la diminution de résistivité de l'air en présence des eaux minérales qu'on étudie la radio-activité de celles-ci Cl. La méthode consiste, en principe, à faire arriver l'air, chargé de l'émanation sortant de l'eau expérimentée, à l'intérieur d'un électromètre que l'on charge et à noter la décroissance de U tension avec le temps. En répétant l'essai avec de l'eau distillée non radio-active, on peut déduire du rapprochement des résultats la part d'influence de l'émanation. La formule de la perte de charge permet, si l'on cannait la capacité du système, de

(<) Ékic Gérard et Fo-ntaike; Bull, de TAss. des Ing, éUctr. sortis deFlustM^ MonUfiore. Vol. 1906.

RÉSISTIVITÉS ET RIGIDITÉS DIÉLECTRIQUES.

calculer la résistivitc de l'air ionisé ou non. Ces expériences demandent des corrections délicates pour tenir compte de ] l'effet résiduel des récipients ayant contenu des substances radio-actives. On estime d'une manière analogue la radioactivité des solides et des gaz.

Rigidité diélectrique des isolants. — On s'est contenté longtemps de faire sur les diélectriques en usage dans les applications de l'électricité de simples mesures d'isolement.

(C'est ainsi (jue les isolateurs des lignes aériennes étaient soumis à une tension d'une centaine de volts appliquée entre l'intérieur et l'extérieur des cloches. A cet efïet, celles-ci étaient

rrenversées dans une cuve contenant de l'eau jusqu'à 2 cm environ de leur bord et de l'eau était également versée dans les isolateurs jusqu'au même niveau. Après 24 heures d'immer-

I sien, on reliait, par l'intermédiaire d'un galvanomètre taré, les

f pôles de la pile d'essai à des électrodes plongeant respectivement dans la cuve et dans les cloches. Les isolateurs accusant une perte trop accentuée étaient rebutés.

On a reconnu qu'il est plus avantageux de soumettre la porcelaine, et les diélectriques en général, à une tension alternative élevée, obtenue à l'aide d'un transformateur statique. Au moment de l'application de cette tension à un isolateur immergé

[comme ci-dessus, la buée recouvrant le bord de la cloche est volatilisée et, si la porcelaine présente une gerçure, le courant pnmaire atteint une intensité suffisante pour fondre le til de

Isùreté intercalé dans le circuit inducteur.

Il faut remarquer (jue la rigidité diélectrique pour les hautes tensions n'est pas directement liée à la résistance d'isolement mesurée avec des différences de potentiel faibles. L'air, qui à

rla température ordinaire est un isolant pratiquement parfait pour la décharge conductive, résiste très mal à la décharge (lisruptive, la distance explosive croissant plus vite que la tension agissante.

Il est logique de contrôler la rigidité diélectrique des isolateurs, qui ont à subir les différences de potentiel élevées qu'ocrasionnent les décharges atmosphériques, ainsi que les surtensions provenant des ruptures de circuits inductifs.

Les transformateurs utilisés pour ces expériences sont no>l dans l'huile et leur tension secondaire peut être réglée grâ«j à un rhéostat variable introduit dans le circuit primaire. An bornes secondaires sont raccordées des pointes dont l'éca tement, mesuré par une vis micrométrique, limite la différenC de potentiel. La table suivante renseigne, pour diverses sions sinusoïdales, les distances explosives dans l'air ent deux aiguilles opposées par les pointes.

ilovolts efficaces.

Cm.

Kilovolts efficaces.

Cm.

lO

IIO

Pour alimenter les transformateurs, il convient de choisir de alternateurs donnant autant que possible une courbe de fore électromotrice sinusoïdale. Il faut avoir soin d'employer ce machines avec la même excitation que lors de la vérificatio (le leur courbe à l'ondographe. En efl'et, si l'on réduisait 1^ courant d'excitation, par exemple pjour diminuer la tcnsio primaire, il pourrait en résulter l'apparition d'harmoniques par suite de la di.stribution nouvelle du flux dans l'entrefer.

Lorsqu'on doit produire des diflerences de potentiel secon daires de l'ordre de ii)Otx>i volts, il est prudent de raccorde l'alternateur à l'enroulement primaire du transformateur êlévi^ teur par l'intermédiaire d'un transformateur séparateur, doo^ le r(Me est simplement d'introduire une barrière diélectrique supplémentaire entre le circuit à haute tension dangereuse 1 le circuit à basse tension de la machine génératrice. Une honn mesure est d'enfermer en outre les transformateurs dans un cage grillagée, dont la jiorte commande le circuit d'aliment

RÉSISTIVITÊS ET RIGIDITÉS DIÉLECTRIQUES.

tion, afin d'empêcher l'opérateur tle faire fonctionner l'installation avant d'être sorti de îa cage et d'en avoir fermé la porte.

La tension d'essai peut s'évaluer directement par des électromètres spéciaux, chap. XI. Si l'on ne possède pas de tels instruments, on estime la tension primaire avec un voltmètre ordinaire pour courants alternatifs, mais il faut alors avoir soin de véritier le rapport de transformation en se servant de tlifférences de potentiel réduites au en subdivisant l'enroulement â haute tension. On cherchera à obtenir des variations périodiques sensiblement sinusoïdales, pour préciser le rapport entre l'amplitude et la valeur efficace de la tension. La mesure directe de la haute tension expose moins aux dangers des résonances, qui sont signalées immédiatement par une rapide augmentation de la déviation de !'élfCtrométre.

Pour essayer les diélectriques en feuilles, on adopte des électrodes plates d'au moins 5 cm- de surface, à bords arrondis et appuyant, avec une pression d'environ o,25 kg par cm-, contre le milieu des feuilles desséchées au préalable. On note la température des feuilles. La tension d'expérience est maintenue pendant l à 5 minutes. On évite des essais de longue durée à des tensions supérieures à celles que les isolants doivent supporter en service, car réchauffement par conductibilité ou par hystérésis diélectrique diminue la rigidité. Il faut toutefois remarquer cjue la température a bien moins d'influence sur celle-ci que sur l'isolement des diélectriques. C'est ainsi qu'un câble isolé au papier a sensiblement la même rigidité diélectrique à o" et à ioo"C, de même que les huiles pour transformateurs n'accusent pas un abaissement marqué de rigidité aux températures atteintes par ces appareils. Néanmoins, une action prolongée de la chaleur peut modifier certains isolants et provoquer une décharge disruptive. De plus, avec les tensions élevées, il se forme, dans le cas où de l'air est interposé sous les électrodes, des composés nitrés, dus aux réactions de l'oxygène, de l'azote et de , la vapeur d'eau sous l'influence de l'effluve électrique ; de là, une altération des isolants de nature à réduire leur rigidité.

La gaine d'effluve, qui entoure un conducteur à haute ten-

470 CHAPITRE XXIU.

sion, constitue d'ailleurs tinc extension de celui-ci dans l'espace. En soumettant des fils nus de diamètres très différents à des tensions croissantes, M. Jona a trouvé qu'à 196000 volts ils sont tous enveloppés d'une effluve de même épaisseur, qui leur donne des conductances comparables.

D'après M. Steinmetz, la distance explosive d peut être calculée, en centièmes de millimètre, par les formules ci-après, où la tension E est exprimée en kilovolts :

Mica rf = 0,24 E -I- 0,014 E*,

Papier paraffiné rf = 3 E, Fibre d = 7,65 E,

Paraffine fondue ) liuile de lin cuite \

Voici, suivant divers expérimentateurs, les rigidités diélectriques, en kilovolts pour i mm d'épaisseur, de quelques isolants usuels :

Fibre

Papier manille

Papier ordinaire

Leatheroïd

Carton de relieur

Coton vernis

Papier vernis

(iutta-percha

Caoutchouc

Ebonite

On aura éj^ard, dans l'application de ces chiffres, à ce que la rigidité diélectrique croit ordinairement plus vite que l'épaisseur.

Rigidité diélectrique des câbles. — Il devient de pratique constante de soumettre les cables industriels, lors de leur réception chez le fabricant et même après leur pose, à un essai de ri}^idité diélectriciue sous une tension sensiblement supérieure à celle do service.

Pour les cables (jui doivent supporter normalement de 41x0

RÊSISTIVITÊS ET RIGIDITÉS DIÉLECTRIQUES. 471

à 5cxx) volts, on porte souvent la différence de potentiel d'expérience à l'usine au double, mais il serait dangereux d'étendre cette règle aux voltages très élevés.

Il ne faut pas perdre de vue, en effet, que dans le diélectrique d'un condensateur cylindrique, tel qu'un câble armé simple, le potentiel ne varie pas uniformément, les tubes de force étant limités latéralement par des plans axiaux. En exprimant que le flux de force par unité de longueur suivant l'axe est constant dans un angle dièdre a, il vient

H >a = ra. = K,

dr

soit

. Kdr

— rfîi = — — .

Cette équation montre que la variation du potentiel dans l'isolant est proportionnelle, non à la variation du rayon, mais au rapport de cette dernière au rayon et qu'elle est, par conséquent, d'autant plus grande que le rayon est plus faible. Par intégration, on obtient, pour la différence de potentiel V entre les parois extrêmes du diélectrique, correspondant à des rayons ri et rj,

V = ?.loge':^.

de sorte que la différence de potentiel par unité de longueur radiale à la distance r vaut

dv I V dr r , fi

ri

De l'application de la dernière formule à un câble dont le conducteur a 6 mm de diamètre et est recouvert de 14,5 mm d'isolant, il ressort qu'avec une tension d'essai de 25 000 volts le diélectrique supporte environ 5 000 volts par mm près du cuivre et 800 volts par mm près de l'armature.

On voit, par ce qui précède, le danger de soumettre à des tensions considérables des câbles à conducteurs minces.

M. Jona a trouvé expérimentalement que, pour un fil deo,i mm (le diamètre isolé par 7 mm d'épaisseur de caoutchouc, celui<i est percé à loooo volts, tandis que, pour un fil de 1,4 mm de diamètre entouré de la même épaisseur d'isolant, ce dernier ne cède qu'à 20000 volts. Semblablement, un cable présentant I mm de cuivre et 14 mm de papier est percé à 40000 volts, tandis que, si le cuivre a 16 mm, la même couverture isolante résiste jusqu'à jSooo volts.

On conçoit également (]u'<in puisse arriver, pour un câble de composition déterminée, à une tension limite à laquelle aucune épaisseur de l'isolant ne résiste : c'est lorsque la différence de potentiel par mm au contact du conducteur dépasse la tension critique du diélectrique enjeu.

Les considérations ci-dessus indiquent l'utilité d'employer contre le cuivre des câbles à haute tension un isolant à grande rigidité diélectrique, tel que le caoutchouc ou le mica, le papier pouvant être mis en œuvre pour compléter la couverture. On arrive cependant, avec le papier imprégné de certaines huiles et résines, à fabriquer des câbles capables de travailler à 20000 volts et pouvant être essayés au double de cette tension. Il faut éviter d'enrouler ou de dérouler ces câbles à des températures plus basses que 8 à 10° C, parce que, dans ces conditions, ils deviennent cassants et sont susceptibles de se gercer.

ESSAIS GENERAUX DES CANALISATIONS ÉLECTRIQUES

Mesure de la résistance d'un câble à l'usine. — Les

cahiers des charges concernant les câbles électriques spécifient la résistance l<ilùmétrique du conducteur à une température donnée. Si le câble en question est pourvu d'une gaine imperméable, l'essai se fait après en avoir immergé une longueur connue dans une cuve, dont on maintient l'eau à une température constante pendant 24 heures, afin que l'équilibre de température s'établisse à travers la couverture isolante. La mesure s'effectue au pont de Whcatstone, par exemple, en ayant soin de déterminer la résistance des fils de connexion avant et après l'expérience, dans le but d'en déduire la valeur moyenne du nombre total obtenu. On corrige convenablement le résultat pour le ramener à la température prescrite. S'il s'agit d'un gros conducteur composé de brins tordus, on le soude aux fils de connexion et l'on évalue, par le double pont de Kelvin ou une méthode équivalente, la résistance entre deux sections assez éloignées des raccords pour permettre la supposition que le courant est uniformément réparti dans le tronçon examiné.

Résistance d'une canalisation posée. — Deux alternative

peu\'ent se présenter dans la mesure de cette résistance : l( existe ])lusieurs conducteurs entre les points extrêmes ; 2) n'y a qu'un seul conducteur et le retour se fait par le sol, qui est le cas des longues lignes sous-marines.

Cas de plusieurs conducteurs. On forme un circuit métallique en bouclnnt deux des conducteurs à l'un des postes terminai et l'on détermine la résistance de ce circuit, en connectant le deu.x liouls (lisponihlcs aux appareils de mesure par des ftls M liaison dont la résistance doit être déduite de la valeur trouvée Avec les gros câbles, il faut soigner spécialement les raccorda pour rendre la résistance des contacts négligeable.

Si l'on dispose de trois conducteurs, on peut faire troii combinaisons de ce genre, dont les résultats permettent d« calculer la résistance individuelle de chacun d'eux.

l^ne telle expérience est forcément moins précise qu'un essai à l'usine : on ne peut, en efi'ct, faire la correction pour la ter pérature, attendu que cette dernière n'est pas connue.

On a précisément recours à l'essai d'un cable posé pour estimer la température moyenne de celui-ci, essaj'é au préa-J lable à l'usine. On applique alors la formule

Rt' = Rtli-|-a(<'-Oj.

où /' est la seule inconnue. La connaissance de cette temperature donne le moyen de faire la correction relative à laj résistance d'isolement du câble, laquelle est beaucoup plus] fortement influencée par la température que la résistance ilu j conducteur.

Cas d'un conducteur unique. Quand on ne dispose que d'un j seul conducteur entre les deux postes extrêmes, il est nécessaire de compléter le circuit par la terre, en reliant le conducteur d'une part aux instruments de mesure et d'autre part [ au sol. On fait ainsi intervenir dans le résultat la résistance du retour par la terre, peu importante si la ligne est longue.

Supposons qu'on ait recours au pont de M'heatstone, qui | est l'appareil le plus usité pour ce genre de mesures. Vm difficulté surgit du fait des courants telluriques correspondant

ESSAIS GÉNÉRAUX DES CANALISATIONS ÉLECTRIQUES

aux diftérences de potentiel qui se manifestent entre les divers points du globe. Les forces électromotrices qui donnent naissance :i ces courants ne dépassent généralement pas quelques volts et ne varient que très lentement, sauf pendant les orages magnétiques, où elles peuvent atteindre des centaines de volts et changer très rapitlemcnt. Des forces clcctromotrices dues à la polarisation des plaques de terre entrent aussi en jeu, mais elles sont inférieures à i \olt. Pour tenir compte de ces causes jierturliatrices, on traite la ligne comme une résistance contenant une force électromotrice, en opérant d'après un procédé désigné sous le nom de méthode du faux zéro. On considère la déviation gahanométrique, occasionnée par le courant telluriiiue avant l'abaissement de la clef de la pile, comme zéro de l'échelle et l'on règle les côtés du pont de manière à maintenir l'index dans cette position. Il convient d'employer une source électrique assez forte, de 5o à KO éléments Daniel! par exemple, afin de réduire l'eH'et relatif des forces électromotrices parasites. On ne ferme la clef ilu gal- VcUiomètre que lo à 20 secondes après celle de la pile, pour éviter l'influence sur l'instrument du courant de charge du cable examiné. Pour plus d'exactitude, on répète l'expérience après avoir f>ermuté les pôles de la pile, ce qui intervertit le sens du courant d'essai dans la ligne, et l'on prend la moyenne des résultats obtenus.

Un moyen de neutraliser les forces électromotrices de la ligne consiste à intercaler dans celle-ci quelques éléments voltaïques dont on fait varier la tension aux l)ornes, à l'aide d'un rhéostat en dérivation, de façon à introduire dans le circuit une diftérence de p£)tenticl égale et opposée à ces forces électromotrices. On vérifie si l'eftét cherché est atteint en observant le galvanomètre, qui ne doit pas ilévier avant le raccordement de la jiile du pont.

Dans une méthode suggérée par M. Black, on laisse les branches de propejrtion et de comparaison du pont invariables et on efi'ectue le réglage en agissant sur une résistance mise en série avec la ligne. Si les branches de proportion sont égales, la résistance A de la branche de comparaison fait équi-

libre à la résistance auxiliaire r, à la résistance L de la ligne et à la résistance apparente e/i introduite par les forces électromotrices parasites. Après renversement du courant de la pile d'essai, il faut une nouvelle résistance auxiliaire r', le sens relatif des forces électromotrices susdites étant changé. Des relations

A = r+L±-'=/-t-LT-.

correspondant aux deux expériences, on tire

Souvent on est gêné par des courants vagabonds, dus à des installations de tramways ou autres et qui, à l'inverse des courants telluriques, varient très rapidement en rendant les mesures difficiles.. M. Devaux-Charbonnel utilise la méthode de déviation suivante pour lever la difficulté, fig. 236. Au

I— oJ '-a— I

Fig. 236.

moyen d'un galvanomètre à lecture rapide, on observe le courant produit dans la ligne étudiée par la force électromotrico E d'une pile de résistance r et les forces électromotrices perturbatrices ± <• :

V.n roliant ensuite la ligne à la terre par le galvanomètre et un rhéostat r substitue à la pile, on note un courant

ESSAIS CÉKÉRAinC DES CANALISATIONS ÉLECTRIQUES.

S'il n'y avait pas eu de forces électroniotrices parasites, on aurait constaté en premier lieu un courant

Or, ce courant peut être reproduit en remplaçant la ligne par une résistance R occasionnant au galvanomètre la déviation (a — 3.') et dont la valeur est, par suite, égale à L. Il convient d'opérer vite et de répéter l'essai un certain nombre de lois', pour arriver à une approximation satisfaisante.

La résistance déterminée par les procédés ci-dessus est, en réalité, une combinaison de la résistance cherchée et de la résistance d'isolement. Dans l'hypothèse d'une résistance d'isolement par unité de hingueur constante, on peut trouver la valeur exacte de la résistance du conducteur par la résolution des équations difterentielles

rfV

rf.r

= 1 rc et — = ^-

dx

OÙ V et I désignent le potentiel et le courant à la distance x de l'origine du càhle, r,- et r, étant les \'aleurs unitaires de la résistance du conducteur et de la résistance d'isolement. Si l'on représente par R^ et R, la résistance totale du conducteur et la résistance d'isolement globale fournies par les mesures, et par

^R'c- et R', les valeurs réelles de ces quantités, on obtient les

^velations

, ^ \/r7r;. VR,-t- Vr

^ Vr^-Vr.

2\/"R7Ri

Vr^ + Vr, Vr,-\^-

On se contente ordinairement des expressions simplifiées

R'.-R,(.+if)

Rr

(M, Hockin.)

Isolement des lignes aériennes. — On définit, sous le nom de résistance d'isolement d'une canalisation, la résistant existant entre le conducteur et la terre. Elle est en raisi inverse du développement de la ligne, de sorte que, pour con server un taux de perte constant, l'isolement par unité longueur doit croître avec l'étendue de celle-ci.

L'isolement des canalisations aériennes ou souterraines conducteurs nus varie fortement avec l'état hygrométrique d( l'air, à cause de la buée plus ou moins abondante qui se dépoi sur les isolateurs. Dans une atmosphère très humide, il tom souvent en dessous <le i mégohm par kilomètre.

L'isolement se mesure par l'une des méthodes convenant i l'évaluation des grandes résistances. Quand l'isolement est. très élevé, on adopte ordinairement !a méthode de déviatio: en observant la déviation occasionnée par le courant de perte dans un galvanomètre sensible et gradué au préalable, qu'oa intercale entre la pile d'essai et l'une des extrémités delaligni isolée à l'autre bout. ( >n prend la moyenne arithmétique d' valeurs trouvées avec des courants de sens contraires. Si lï résistance d'isolement n'est pas très consiclérable, on peu' recourir au pont de Wheatstone pour son estimation.

Isolement des câbles à la gutta-percha. — L'isolemen des câbles télégraphiques souterrains et sous-marins, isolés l la gutta-percha, doit être vérifié méticuleusement. pour évite les grandes dépenses qu'occasionnent les réparations deslign^ défectueuses.

Les âmes, formées de conducteurs en cuivre recouverts tM gomme isolante, sont fabriquées par bouts de 5oo m à .^ooO' L'essai â l'usine n'a lieu qu'une (]uinzaine de jours après 1* fabrication, afin de laisser à la gutta-percha, dont la résistl vite a diminué pendant le travail, le temps de reprendre sa qualités. Les tronçons à essayer sont lovés dans des cuve qu'on remplit d'eau maintenue, par des jets de vapeur, à 24" pendant 24 heures. Il faut ce temps pour assurer l'établis* ment de l'équilibre de température à travers l'enveloppe mailj vaise conductrice de la chaleur.

ESS.\1S GÉNÉRAUX DES CANALISATIONS ÉLECTRIQUES

La mesure de l'isolement s'effectue par la méthode et sous la tension spéciliées au cahier des charges, les résultats obtenus variant avec les conditions d'expérience. Une force électromotrice assez grande est nécessaire pour déceler les gerçures, qui ne se manifesteraient pas avec une tension réduite, et pour rendre les effets de polarisation négligeables.

Généralement, on a recours à la méthode de délation, en utilisant une pile de plusieurs centaines de volts.

On commence par étalonner le galvanomètre convenablement shunté, en s'aidant d'un seul élément et d'une boîte de résistances de loooo à looooo ohms. On détermine d'ailleurs le rapport de la force électromotrice de cet élément à celle de la batterie entière, d'après les élongations d'un galvanomètre balistique dans lequel on décharge un condensateur chargé successivement à l'aide de ces deux forces électromotrices ; les élongations sont rendues comparables par l'emploi de shunts et l'on a soin de faire les corrections que ceux-ci nécessitent, chap. VI.

On connecte ensuite, par l'intermédiaire d'une clef d'inversion, l'un des pôles de la pile à l'eau de la cuve, tandis que l'autre pôle est relié au conducteur du cable à travers le galvanomètre, qu'on protège par une clef de court-circuit permettant d'éviter le passage dans l'appareil du courant de charge initial, fig. 237.

Le plus grand soin doit être apporté à l'isolement des instruments, de la pile et des fils de connexion. Les clefs et les bornes d'attache doivent être montées sur des colonnes en ébonite. L'isolement des fils de raccordement est contrôlé par une mesure préalable et l'on corrige, s'il y a lieu, l'erreur qu'ils introduisent dans le résultat cherché. Il faut empêcher qu'il puisse se produire une déperdition de courant par des couches d'humidité faisant communiquer les extrémités dénudées du cable avec l'eau de la cuve. On raiVaichit ces extrémités en taillant la gutta-percha à l'aide d'un canif et on les enduit de paraffine. On peut aussi enrouler autour des bouts de la gaine isolante un fil métallique attaché, d'autre part, à la borne du galvanomètre en contact avec la pile : ainsi, le cou-

rant dérivé par la surface de la couche diélectrique ne passe pas à travers le galvanomètre. Il convient de disposer dernier comme l'indique le schéma et de ne pas l'intercs entre la clef d'inversion et la cuve, car, les couples voltaïqu^ n'étant jamais parfaitement isolés, leur courant de perte au menterait dans ce cas la déviation de l'instrument.

clef (

abaissée penda

Après avoir maintenu la ciel dinversion à 20 secondes, on ouvre la clef de court-circuit. Le shunt du galvanomètre est réglé de manière à obtenir une déviation convenable. On effectue la lecture après l ou 2 minutes d'élec trisation. Ce sont là les durées le plus souvent imposées dat les cahiers des charges. Si l'on prolonge l'expérience -JJOU juger de l'absorption du câble, on constate que la dé\natio^ galvanométrique va en décroissant de moins en moins viXH jusqu'à une valeur fixe. On ferme ensuite la clef de courtcircuit et relève la clef d'inversion de façon à laisser le câble se décharger; après quoi l'on renouvelle l'essai en renversai! le sens du courant. On adopte la moyenne des observations. Les déviations à faire inter\'enir dans le calcul de la résistancr d'isolement sont celles notées après I ou 2 minutes d'électrisation. Pour la correction de température, on s'aide de la formule donnée au chap. XXI IL

SAIS CÉNteAUX DES CANALISATIONS ÉLECTRIQUES.

a mesure de l'isolement d'un câble après la pose s'opère "par un procédé semblable au précédent, mais elle est moins précise par suite de l'incertitude concernant la température moyenne du câble. On ne peut guère estimer celle-ci qu'en comparant la résistance du conducteur posé à la résistance trouvée à l'usine pour une température connue. Quand on contrôle l'isolement d'un câble sous-marin immergé, on se contente d'une pile développant 20 à 3o volts. On tient compte du courant tellurique passant à travers la couverture de guttapercha en prenant la moyenne des résultats correspondant à des courants d'essai de sens inverses.

La résistance d'isolement d'un câble à la gutta-percha est fonction, non seulement de la force électromotrice appliquée et de la température, mais encore de la pression à laquelle le diélectrique est soumis. Elle augmente à mesure que le câble s'enfonce plus profondément dans l'eau, parce qu'ainsi la température diminue et la pression croit. Son évaluation par des moyens autres que celui ci-dessus décrit, par la méthode de perte de charge par exemple, peut conduire à des chiffres différents, pour les raisons développées au chap. XXIII. C'est pourquoi il est nécessaire d'indiquer, en même temps que la valeur obtenue, le procédé emploj'é et les conditions d'expérience.

Il est à remarquer que, dans la formule de la perte de charge

ppliquée à un câble, le temps ne dépend pas des dimensions

de celui-ci, mais seulement de la résistance et de la capacité

spécifiques du diélectrique. Avec la gutta-jjercha à 24" C, la

écharge de moitié correspond à 100 secondes environ et

l'expérience prouve que la résistance d'isolement obtenue par

méthode de perte de charge est sensiblement la même que

«lie accusée par la méthode de déviation si l'on considère le

temps nécessaire pour que le câble perde un tiers de sa

barge, pourvu toutefois que cette durée soit comprise entre

et 2 minutes, condition qu'on peut remplir au besoin en introduisant une perte additionnelle connue.

Isolement des joints des câbles. — La résistance d'isolement d'un joint ordinaire de câble à la gutta-percha se rap-

proche d'un million de mégohms, de sorte que la vérification de cette grandeur exige des dispositifs de mesure spéciaux.

Le plus souvent, les cahiers des charges spécifient que l'isolement d'un joint doit être équivalent à celui de 2 m de câble et que la comparaison doit être faite, par la ntcthode d'accumulation, avec une pile de 200 éléments au sulfate de cuivre.

Pour opérer le contrôle, les deux rouleaux de câble réunis sont soigneusement isolés et leur jonction est plongée dans une cuve suspendue à des lanières de caoutchouc en vue d'assurer son isolement. Le circuit comprend la pile d'essai, une clef d'inversion, un condensateur, le conducteur du câble et une électrode métallique plongeant dans l'eau de la cu\e, fig. 238. Le condensateur peut ainsi se charger de la quantité

Fig. 238

d'électricité qui filtre à travers le joint. L'effet de sa décharge dans un galvanomètre, après l ou 2 minutes d'électrisation, est comparé à celui obtenu, dans les mêmes conditions, avec 2 m de câble. On examine si le circuit est bien isolé en abandonnant !c condensateur chargé, pendant 3 ou 4 minutes, avec sa clef de décharge dans la position d'isolement et la clef d'inversion de la pile relevée : il faut que l'élongation constatée après ce temps ne diffère pas sensiblement de celle due à la décharge immédiate.

L'essai peut également se faire par la méthode de perte de charge, mais l'isolement du condensateur utilisé doit alors être déterminé au préalable, par exemple en notant les durées

ESSAIS GÉNÉRAUX DES CANALISATIONS ÉLECTRIQUES

le <1rcharge de l'appareil seul et dérivé sur une grande résisr , tance connue.

Isolement des câbles industriels. — L'isolement prescrit pour les cables industriels munis d'une gaine imperméable est généralement très élevé. L'isolement kilométrique minimum doit toujours atteindre plusieurs centaines de mégohms et l'on exige de plus une résistance supplémentaire, proportionnelle à la tension de service et d'au moins 25 mégohms par loo volts, quand il s'agit d'applications utilisant des différences de potentiel considérables. Au premier abord, on ne conçoit pas bien la nécessité d'un isolement aussi grand, car la puissance perdue de ce chef pourrait devenir beaucoup plus forte sans cesser de représenter une très petite fraction de celle dissipée par effet Joule dans le conducteur. On a fréquemment exprimé l'opinion iju'un isolement kilométrique de i mégohm suffirait largement. Mais la difficulté est de maintenir un tel isolement, les substances qui le procurent ne résistant pas en général à l'électrolyse. On est donc obligé de recourir à des corps, tels que le caoutchouc, le papier, le jute, qui, même sous une faible épaisseur, possèdent un pouvoir isolant considérable.

L'isolement des cables intlustriels se mesure par des méthodes analogues à celles employées pour les câbles recouverts de gutta-percha. De même que les cables à diélectrique imperméable, ceux pourvus d'une gaine de plomb doivent être essayés sous l'eau, afin de vérifier leur étanchéité.

Souvent les câbles industriels destinés à des tensions alternatives élevées sont éprouvés, comme on l'a vu au chapitre précédent, sous des différences de potentiel variant du simple au double des voltages de service, pendant une durée qui ne doit pas être inférieure à i minute.

On étudiera plus loin les procédés propres à la vérification de l'isolement des réseaux électri(|ues.

Capacité des canalisations. — La capacité des canalisations aériennes est minime. Hlle est voisine de o,oi microfarad par kilomètre pour un fi! de cuivre de 3 mm de diamètre

suspendu :i 5 m au-dessus du sol servant au retour du courant. Elle peut être évaluée par la méthode de comparaison, chap. XIII.

La capacité de certains cables, particulièrement de ceux qui ser\'ent à la télégraphie, atteint près de 0,2 microfarad par kilomètre. La mesure peut se faire également par la méthode de comparaison dans le cas de câbles courts; mais, avec les longs câbles, il est nécessaire de recourir à une méthode de zéro telle que celle de Lord Kelvin, afin d'éliminer autant que possible l'influence de la diflerence entre les durées de charge du cible et du condensateur étalon. Des précautions du Rcnre de celles que nous avons indiquées à propos des essais d'i Icment doivent être prises. La charge du câble s'opère ord? nairement pendant i minute, avec une pile d'une centaine d'éléments au sulfate de cuivre. Une correction est nécessi pour tenir compte de la capacité des connexions. La tem rature ne joue qu'un rôle très peu important avec la gu percha. L'isolement imparfait du câble entraîne aus.si une erreur. Soient c et c' les capacités du câble et du condensatei étalon, r et r' les résistances de réglage correspondantes d la méthode de Kelvin. En l'absence de pertes, on aurail c/c' = r' I r. Mais, avec un étalon sans fuite appréciable et un câble présentant une résistance d'isolement R„ la condition d'équilibre devient

t + R, Avec le.s câbles industriels comportant 2 ou 3 conductcui isolés et tordus sous une même armature de plomb, la capaci n'est pas calculable comme dans le cas d'un conducteur arnti unique constituant un condensateur cylindrique simple, mesure alors la capacité de chaque conducteur par rapp<" aux autres mis en communication avec l'armature et la cap: cité des conducteurs pris deux à deux, le troisième étant relu au plomb. Ces essais sont onlinaircment effectués par * méthode de comparaison. On peut aussi utiliser un alternateuf donnant une courbe de courant sinusoïdale: en notant Itf

aine aiioi

itt^l^ une

ESSAIS GÉNÉRAUX DES CANALISATIONS ÉLECTRIQUES. 48

i^aleurs efficaces V et I de la tension et du courant de charge, [ainsi ([ue la fréquence/, on a r — I /2 it /"V.

Une autre combinaison intéressante est fournie par les câbles industriels formes de deux conducteurs concentriques enveloppés par une armature. Si l'on cherche la capacité du conîucteur intérieur par rapport ù l'armature, on a affaire à deux :ondensateurs en cascade et le résultat est égal à l'inverse ie la somme des inverses des capacités composantes. Si l'on let les deux conducteurs concentriques en relation avec une jurce électrique, l'armature étant à la terre, le condensateur îxterne ne se charge pas, de sorte que le conducteur extérieur jrend le potentiel de l'armature. C'est pourquoi, dans les applications, ce conducteur est souvent connecté directement ^u sol. C'est également pour cette raison qu'il convient d'y raccorder les bobines ampèremétriques des appareils de lesure, en vue d'amoindrir le danger des manipulations.

Coefficients d'induction des canalisations. — La réac-

[tance des lignes tient à leur capacité et à leur inductance.

)ans les câbles sous-marins et souterrains, le premier élément

lest de beaucoup le plus important, mais, dans les lignes

'aériennes, le second peut jouer un rôle sérieux, qui rend la

détermination des coefficients d'induction nécessaire.

Le coefficient d'induction mutuelle de deux lignes peut s'estimer en fonction d'une capacité, en ayant recours à la méthode de zéro de MM. Vaschy et de la Touanne par exemple. Cet essai exige une correction pour tenir compte de la capacité relative des deux lignes. Afin d'estimer l'influence de l'induction clectrostatique, il suffit d'isoler le fil inducteur à l'un des bouts. Dans le cas où la terre fait partie du circuit, il faut en outre éliminer les courants telluriques, qui peuvent être neutralisés par une pile shuntée, comme un l'a vu à propos de la résistance d'une canalisation posée.

Le coefficient de self-induction d'une ligne aérienne se détermine ordinairement par l'un des procédés de comparaison avec la capacité d'un condensateur. Ici encore la capacité de la ligne intervient. Voici comment on peut en tenir compte. On

cHAPiraE XXIV.

sait qu'une capacité C dérivée sur une résistance R joue le rôle d'une self-induction — C R". Supposons que la ligne, de longueur / et reliée à la terre à une extrémité, présente, par unité^i de longueur, une self-induction £*, une résistance r et uri^H capacité c. Si, à une distance .v du bout en contact avec le sol, on considère un condensateur de caf)acité cdx dérivé par rapport à la terre, la self-induction Cl est diminuée d'une quantité cdx x r'.v'-. Il s'ensuit que le coefficient de self-induction apparent delà ligne entière est

y^ .»« dx = XT/ -

C'est cette expression qu'il faut introduire dans les calci de la mesure. Si l'on a affaire à une ligne complètement métallique, c représente la capacité linéaire relative des deux conducteurs constituants. La charge de la ligne change alors avec la répartition des potentiels le long des deux fils. Si ies^ extrémités bouclées de ceux-ci sont réunies à la terre, l'un d conducteurs prend une quantité d'électricité positive et l'autre une quantité d'électricité négative égale, neutralisant la première lors de la décharge. On ramène le cas de deux fils à celui précédemment examiné en mettant à la terre, non leur boucli mais l'extrémité libre de l'un d'eux : la charge est alors toute entière positive ou négative.

Le coelilicient de self-induction des lignes aériennes vai environ 2 X 10^^ henry par km avec des conducteurs en cuiv et 6 X lo ' henry par km avec des conducteurs en fer.

ESSAIS DES LIGNES TELEGRAPHIQUES

Essais périodiques. Méthode par courants reçus. — Les

lignes télégraphiques, spécialement ies lignes souterraines et

sous-marines, doivent être l'objet d'essais périodiques, qui ont

ïour but, d'une part, de vérifier leur état et, d'autre part, de

îcueillir les données nécessaires pour localiser aisément, le

:as échéant, la position des dérangements.

Ces essais consistent à déterminer la résistance électrique les conducteurs et la résistance d'isolement. Les résultats rouvés sont consignés dans des tableaux indiquant les dates ies vérifications et les circonstances dans lesquelles celles-ci >nt été faites. Pour les lignes aériennes, il convient, par exemple, de renseigner l'état atmosphérique (brouillard, pluie, ' neige, ciel serein), l'humidité de l'air ayant une grande influence

ksur l'isolenient.

r Voici un procédé simple de contrôle journalier des lignes télégraphiques tl'un pays. Tous les postes dont les lignes convergent vers un bureau principal envoient vers celui-ci, à des moments déterminés et diftérant entr'eux de quelques minutes, un courant continu à l'aide de leur manipulateur et de leur pile de travail. Au poste central, ces courants sont reçus successivement dans un galvanomètre étalonné et leurs inten-

soot notées. S» ■■ o« procède. vptisY».

desi

aÉn de voir si ramfimice estdaeâ la fi^net à la £tfîgae de la pile dopoete de d'autres caoses. Poor cootrôier fêtât rderer la force îlectiomotrice de ses voltmètre approprié.

Ces expérieDces joamabèrcs sont ( la décroissance gradaelfe des coorants et jager dn moment ( U coninent de procéder à l'entretieii des lignes et des piles.

Dérangements des I^^nes. — Les dérangements des Ii{ télégraphiques peuvent être classés dans les trois catégories suivantes :

1) CommunicatUm accidenUlïe d'une l^ni avec la Urre. Ce défaut se produit, par exemple, lorsqu'on 61 se rompt et qu'un des boots libres tomtie sor le sol, quand on conducteur touché par une branche d'arbre, lorsque l'enveloppe isolante d'un cable est perforée.

2) Communication entre deux lignes roistues. Un tel con! résulte soit du bris d'un fi] dont les tronçons viennent toucher des fils voisins, soit du mélange de fils ballottés par le vent La liaison peut aussi être établie par un objet intermédiaire.

3J Interruption d'une ligne. Ce dérangement n'est guère i considérer qu'avec les câbles souterrains ou sous-marins, dont le conducteur peut être rompu, tout en restant isolé par son enveloppe de gutta-percha. Dans le cas des lignes aériennes, un fil brisé tombe à terre ou sur un autre fil et le défaut rentre ordinairement dans l'une des catégories précédentes. ^m

Lorsqu'un dérangement survient, on commence par le loca^| liser entre deux postes ; puis, s'il s'agit d'une ligne aérienne, on envoie le long de celle-ci un poseur, qui relève la faute et la répare. La visite peut se faire très rapidement quand ligne longe un chemin de fer : l'agent, placé dans le fouri d'un train, suit des yeux le fil qui lui a été indiqué

Mais, quand on a aflfaire à un câble souterrain ou sous-marin, ou encore à une très longue ligne aérienne, il faut recourir à^

ul^

ESSAIS DES LIGNES TÉLÉGRAPHIQUES

'des essais électriques pour déterminer l'endroit où existe le dérangement.

On fait une expérience préliminaire en vue de caractériser celui-ci. Dans ce but, on envoie le courant d'une pile sur la ligne à travers un galvanomètre. La résistance normale de la ligne étant connue par les mesures périodiques, si la déviation de l'instrument correspond à une intensité plus grande que celle déduite de la loi d'Ohm, il y a une perte ; si la dé\'iation est très faible, il y a interruption; enfin, si le courant est reçu par un fil voisin, il y a communication entre deux conducteurs. Quand la nature du dérangement est précisée, on peut passer à la localisation de ce dernier. Les méthodes usitées à cet effet ont pour objectif, dans le cas du contact d'un fil avec

^a terre ou avec un autre conducteur, d'estimer la résistance x du tronçon de ligne défectueuse compris entre l'endroit où l'on opère et le contact. Si r désigne la résistance kilomérique, le rapport x/r représente, en kilomètres, la distance du défaut au poste d'observation. Dans la recherche de la position d'une faute sur un câble sous-marin, on aura soin de tenir compte du mou du câble.

Perte en un point d'une ligne. — Supposons qu'un cable

|sous-marin soit parfaitement isolé, sauf en un point où le

liélectrique est percé. Soient x et y les résistances des deux

ronçons du conducteur séparés par le défaut. La somme .v -\- y

est connue par les mesures périodiques. Appelons r la résis-

ttance de la faute. En déterminant au poste A, fig. 239, la

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Fig. 239.

résistance de la ligne lorsqu'on met à la terre et qu'on isole successivement l'extrémité B, on obtient des valeurs dont la 'connaissance permet de calculer x, y et ". Toutefois, certaines circonstances rendent cet essai souvent très difficile.

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En premier lieu, un càl)le n'est jamais parfaitement Si la résistance d'isolement est de l'ordre de celle di on peut la considérer comme due à une faute permanente située au milieu de la ligne. La perte localisée par l'e ci-dessus est alors un défaut résultant fictiV, ayant son p^ d'application entre le défaut réel et la faute correspond à l'isolement imparfait. Connaissant la grandeur de cette dernière par les mesures périodiques, ainsi que l'importance défaut résultant, on peut, en raisonnant comme pour la c position de forces parallèles, trouver la grandeur et le si du défaut cherché.

La question se complique encore par le fait que la résistan de la perte à la terre est variable. Si, par exemple, le défau t est constitué par une fissure dans la gaine de gutta-percha, résistance comprend celle du liquide remplissant la fissu: devant laquelle la résistance du retour par la mer peut é négligée, et celle du contact de l'eau avec le conducteur, qui dépend de la nature des corps déposés sur ce dernier p l'électrolyse. Si l'on envoie, par l'un des bouts du câble isolé l'autre extrémité, un courant qui rend le conducteur positif pi rapport à l'eau de la mer, le cuivre se couvre d'une couche d'oxychlorure accroissant progressivement la résistance de faute. Quand on envoie ensuite un courant de sens inver l'hydrogène et les alcalis provenant de la décomposition l'eau salée réduisent le dépôt. Au moment où celui-ci e entièrement réduit, la résistance ne dépenrl plus que du liquida de la fissure et passe par un minimum. Mais celui-ci est Je courte durée et l'hydrogène qui se dégage ensuite en bulles, ainsi que la soude qui environne le métal, rendent la résist.ince du défaut très changeante. C'est la \aleur minima qu'il fau' essayer de saisir. Dans ce but, M. Lumsden conseille d'appliquer au préalable, pendant lo à 12 heures, un courant réducteur produit par une pile énergique, en vue de nettoyer K' conducteur. On renverse de temps en temps le sens du courant pendant quelques minutes, pour détruire la soude formée. Ce traitement procure une surface métallique rugueuse favorable au dégagement de l'hydrogène. Le cuivre est ensuite

ESSAIS DES LIGNES TÉLÉGRAPHIQUES

recouvert d'une pellicule d'oxychlorure par un courant oxydant, de 20 à 3o milli-ampères, maintenu pendant i minute environ. On mesure alors la résistance à l'aide d'un pont de Wheatstone à curseur et avec un courant réducteur. La valeur observée va en décroissant et on suit ses variations en réglant continuellement le pont. A un moment donné, elle s'élève brusquement, par suite du (îéfïagement de l'hydrogène. On adopte le minimum constaté.

Une difficulté résulte de plus des courants telluriques et des effets de polarisation, dont il a déjà été question à propos de la mesure de la résistance des canalisations. A ces causes perturbatrices s'ajoute enfin, dans le cas d'un cable sousmarin, la force électromotrice de la pile constituée, à l'endroit du défaut, par le cuivre à nu, le fer de l'armature et l'eau de la mer. Ce couple, dont le cuivre est le pôle positif, détermine dans le conducteur un courant allant de la faute vers les extré- [mités reliées à la terre. On élimine les influences ci-dessus, soit en adoptant l'artifice du faux zéro, soit en neutralisant les tensions parasites au moyen d'une pile auxiliaire convenablement shuntée.

Méthode de Blavier. — Supposons qu'un câble présente

FiH. J40.

une perte unique et constitue la seule ligne disponible entre ■Jes postes extrêmes.

Établissons les connexions indiquées dans la fig. 240 {léterminons la résistance de la ligne d'abord isolée au boi non raccordée au pont, puis misé à la terre à cette extrémité, en observant les précautions mentionnées au paragraphe pré cèdent. Une pile shuntée /> sert à neutraliser les forces élei tromotrices parasites. Le galvanomètre n'est relié au cire qu'après l'extinction du courant de charge. On utilise un appareil Deprez et d'Arsonval, afin de pouvoir procéder rapidement.

Soient /'i la résistance du conducteur, r^ et r» les valeurs fournies par les deux mesures. On a les relations

'•» = » + y, rs = x + s,

d'où l'on tire

jK + ff

X = rz— V (ri — rs) (rj — r->).

Il faut que le courant ait sensiblement la même intensit à tra\'ers la taute dans les deux expériences, pour qu'on puiss admettre la constance de :.

Il est utile de répéter l'essai à l'autre bout de la ligne et d^ prendre la moyenne des résultats.

Méthode de Kennely. — En admettant, avec M. Kenneiy, que la résistance de la faute est représentée par la l'ormulc empirique

lorsque le courant de perte / est inférieur à 25 milli-ampères i tjue le pôle négatif de la source électrique agissante est relicj au conducteur, on peut mesurer .v f r au pont de Wheatstonfl avec <lifférentes intensités de courant. Si ri est la valeur decetU somme correspimdant à un courant donné à travers le déUuB et rt celle trouvée avec un courant quadruple, les équations

et