PREMIÈRE PARTIE : Particularités de fonctionnement

des machines à inducteurs recouverts d’isolant

I. Nouvelle classification des génératrice à influence. — Il est entendu que le terme « inducteur » sert couramment à désigner l’armature conductrice qui influence le peigne à travers le plateau rotatif d’une machine à influence, quoique M. Félici ail préféré le terme « producteur » pour désigner l’organe équivalent dans ses machines à transporteurs conducteurs [2]. Par exemple, dans la machine représentée en figure 1, le peigne P et le plateau rotatif D sont influencés par l’inducteur I.

Les inducteurs dont l’armalure est recouverte d’isolant peuvent être montés soil sur des machines classiques soit sur les machines particulières dont il sera question plus loin, mais l’ensemble de toutes ces machines doit trouver place dans toute classificalion complète des génératrices à influence.

J’ai montré que les fonctions accomplies par les peignes ou frotteurs pouvaient servir de base à une nouvelle classification [5].

FTo le machine du groupe : D, plateau ro-

— Schéma d’une premier

tatil; P, peigne déver- Re . :

seur: P’, peigne cap- Suivant la terminologie propoteur; !, inducteur:; U, sée, un peigne est dit « déverseur »

tension excitatrice. lorsque les éléments de la surface du plateau (ou les transporteurs conducteurs) y arrivent neutres et en repartent chargés ; il est dit « capteur » lorsque ces éléments y arrivent chargés et en repartent neutres ; enfin, il est dit « capteur-déverseur » lorsque ces éléments y arrivent chargés et en repartent chargés en sens inverse.

Sur les figures 1, 2 et 3 qui schémalisent les trois groupes de ma classification, les génératrices sont réduites à leur plus

simple expression et comportent le minimum d’organes, le nombre de ces organes, peignes et inducteurs, pouvant être augmenté dans les génératrices dites multipolaires, sans pour cela entraîner un changement de groupe.

A. Premier groupe. — Suivant le schéma général de la figure 1, un peigne tel que P est déverseur, l’autre peigne P' étant capteur.

D’après le sens de la tension excitatrice U entre le peigne déverseur P el l’armature de son inducteur /, on voit que le sens de la polarité ne se prête pas à l’auto-excitation.

Des exemples sont donnés par les machines de Bertsh (1868) et de Carré (1868) où l’on trouve, à la place de l’inducteur tel que je l’ai envisagé, soit une plaque isolante électrisée au préalable par frottement, soit un autre plateau isolant frottant en permanence un coussin.

MM. Chaumat et Lefrand ont réalisé en 1933 des machines à plusieurs paires de peignes à excitation séparée qui peuvent être classées dans ce premier groupe [6].

B. Deuxième groupe. — Suivant le schéma général de la figure 2, les peignes principaux tels que P et P' sont uniquement el tous deux capteurs, l’un de charges positives, l’autre de charges négatives, le plateau D étant chargé par des brosses ou des peignes auxiliaires déverseurs tels que p et p’ qui sont influencés par les inducteurs I et [”.

Il s’agit en somme de la combinaison de deux machines du premier groupe sur un même plateau pour rendre possible Pauto-excitalion comme dans les machines de Belli (1831), de Varley (1860), de Lord Kelvin (replenisher), de MM. Chaumat et Lefrand (1931) soit auto-excitatrice soit à excitation séparée (différente par conséquent de celle dont il est question dans le premier groupe) et de Wimshurst (1883) en considérant que, dans celte dernière, la partie chargée

SRE

de chaque plateau joue le rôle d’inducteur vis-à-vis de la brosse ou du peigne du conducteur diamétral de l’autre plateau [7].

C. Troisième groupe. — Suivant le schéma général de la figure 3, chaque peigne principal est capteur-déverseur. On voit que le peigne P du pôle positif, par exemple, doit être influencé par un inducteur 1 positif par rapport à ce peigne.

Fig. 2. — Schéma d’une machine du deuxième groupe :° P, P', peignes

capteurs ; p, p', peignes auxiliaires déverseurs ; 1, 1” inducteurs (autoexcitation).

Fie. 3.

du troisième groupe :

peignes capteurs-déverseurs ; P, p' peignes auxiliaires.

Schéma d’une machine PAP Aa rEe

L’auto-excitation est possible à l’aide de brosses auxiliaires telles que p et p’ qui sont captrices et qui sont reliées aux inducteurs, mais elle est instable comme dans les machines de Holtz (1865) et de Toepler à balais auxiliaires (1866), ou dans la machine de Hol{z à deux plateaux. Dans la machine de Voss la stabilité est acquise par l’adjonction d’un conducteur diamétral à deux brosses, soit en tout quatre brosses auxiliaires en plus des peignes.

Quant à l’excitation séparée, on peut la réaliser avec une génératrice auxiliaire, comme dans une machine de Toepler à plusieurs plateaux, ou bien avec deux sources auxiliaires séparées. Dans ce dernier cas, la chose est difficile parce qu’il faut laisser s'exercer et sans fuite toute la tension de la machine entre les deux sources auxiliaires, chacune devant maintenir une différence de potentiel élevée entre l’inducteur et le peigne influencé.

D'autre part, le remplacement de chaque source auxiliaire par un condensateur chargé s’avère irréalisable parce que, même en supposant évitée toute décharge intempestive, on se heurte à une décharge progressive qui nécessite vite une recharge.

En résumé, on voit que dans les deux premiers groupes de ma classification, chaque peigne où frotteur ne fait que charger le plateau, ou bien ne fait que le décharger, sans accomplir ces deux fonctions à la fois. C’est ce que M. Félici désigne sous le nom de simple transport.

Dans le troisième groupe, chaque peigne principal accomplit ces deux fonctions à la fois suivant un processus dénommé double transport par M. Félici. Toute la partie utilisable du plateau est alors chargée, et les charges électriques de signes contraires, véhiculées par le plateau dans des sens contraires par rapport à un même peigne, correspondent à deux courants de convection en parallèle; c’est-à-dire que, toutes choses égales d’ailleurs, le débit doit être deux fois plus élevé que dans le cas du simple transport.

En fait, le débit est généralement trois fois plusélevé par suite de la suppression presque complète des capacités parasites.

Le double transport est donc intéressant.

Or, il est possible de l’assurer à l’aide du mode d’excitation

particulier que j’ai signalé dans diverses publications el qui est comparable à ce qu’est l’aimant pour les machines électromagnétiques [3], [4], [8].

I s’agit de l’utilisation systématique de particularités constatées avec l’inducteur à armature métallique recouverte d’isolant, particularités qui se présentent d’abord comme des anomalies. En effet, dans le cas d’une machine à plateau (et aussi dans le cas d’une machine à transporteurs conducteurs), un tel inducteur n’assure pas seulement le fonctionnement normal, c’est-à-dire l'influence sur le peigne avec l’existence d’un champ dans l’entreverre (1) de sens direct par rapport au sens de la différence de potentiel entre le peigne et l’inducteur, mais il est aussi exposé aux particularités suivanltes : *

19 la cessation de l’influence de l’inducteur sur le peigne et le transporteur, c’est-à-dire l’annulation du champ élec- {rique dans l’entreverre, lorsque la différence de potentiel excilatrice est portée à une valeur suffisamment élevée ;

20 Ja réapparition de l’influence sur le peigne, mais avec un champ inversé dans l’entreverre, lors de la diminution de la différence de potentiel excitatrice, celle-ci gardant un sens invariable à partir de la valeur précédemment alleinte, le maximum d'influence correspondant à l’égalisalion des potentiels du peigne et de l’armature.

II. Anomalies dues à l’isolant recouvrant l’inducteur. — Le premier travail en rapport avec des anomalies de ce genre date de 1903, c’est celui de Crémieu et Pender expliquant l’insuccès des essais entrepris par Crémieu au sujet de la confirmation de la loi de Rowland [9].

Malcles a reproduit des phénomènes analogues dans des conditions plus simples [10} et P. Langevin à, le premier, attiré l'attention sur le rôle primordial qu’il fallait en cela attribuer à l’air ionisé. C’est sur cette base du rôle joué par l’ionisation de l’air que je me propose, dans ce travail, d'expliquer le fonctionnement d’une nouvelle génératrice. Cette même base m'a d’ailleurs déjà servi au sujet des oscillations périodiques de la polarité de certaines machines autoexcitatrices [5] et notamment celle de MM. Chaumat et

Fig. 4. — Coupe de l’inducteur positif. Répartition des potentiels : T, armature conductrice ; S, surface de l’isolant ; D, platéau rotatif; P, peigne positif au potentiel de I.

Lefrand (fig. 2), ainsi que pour expliquer le comportement d’autres machines que j'ai imaginées.

Dans ces machines, j’ai le premier utilisé la propriété que possède l’inducteur à armature recouverte d’isolant de pouvoir influencer le peigne et le transporteur lorsque le poten-

G) L’entreverre est l’espace com pris entre inducteur et plateau.

Dee | :

tiel de l’armature est ramené au potentiel du peigne, comme cela se produit dans la seconde particularité. Là où le fonctionnement classique de l’inducteur exigeait le maintien d’une différence de potentiel, le nouveau fonctionnement repose sur l’égalisation de ces potentiels. Autrement dit, la source auxiliaire peut être remplacée par une simple connexion et c’est la sirnplicité du procédé ainsi employé qui constitue le point intéressant de ces nouvelles machines. Ce procédé, applicable à une machine d’un groupe quelconque est tout désigné pour les machines du troisième groupe.

Cette propriété de l’inducteur s'explique par la présence de charges électriques excitatrices sur la surface externe S de l’isolant qui recouvre l’armature I mise au potentiel du peigne, selon la figure 4. La répartition des potentiels indiquée sur le graphique de cette figure montre que le champ s’inverse de part et d’autre de ces charges lorsqu’on franchit la surface S, la différence de potentiel U; entre les deux faces de l’isolant inducteur étant égale et de signe contraire à la somme Ua + Ua + U, respectivement : dans la couche d’air, dans le plateau et dans l’intervalle compris entre la face du plateau et les pointes du peigne. Autrement dit, le diélectrique inducteur joue le rôle du condensateur chargé dont il a été question précédemment, mais ce condensateur se trouve extrêmement simplifié car il a une seule armature qui est celle de l’inducteur, l’autre armature n’existant pas sur la surface nue de l’isolant. C’est grâce à cette simplicité qu’un tel condensateur peut être soustrait aux décharges accidentelles tout en restant encore exposé à l’inconvénient d’une décharge progressive plus ou moins lente qui, ainsi que nous le verrons, dépend des conditions d'utilisation. C’est pourquoi il importe de compléter au bout d’un certain (temps de fonctionnement la charge excitatrice, de même qu’on effectue la recharge d’un condensateur.

Or, cette recharge peut s’opérer facilement sur la machine elle-même, en cours de fonctionnement, en produisant entre l’armature de tout inducteur et le peigne en regard une différence de potentiel suffisamment élevée pour ioniser l’air de l’entreverre, suivant une répétition systématique de la même cause qui détermine les particularités précitées.

L’obtention de ce résultat est évidemment incompatible avec la persistance de la connexion conductrice entre le peigne et l’armature, connexion qui procure le fonctionnement particulier de ces inducteurs. C’est ainsi que j’ai été conduit à recourir à des changements de connexions dont la figure 5 montre deux exemples choisis parmi les combinaisons que J'ai réalisées.

Suivant le premier exemple (fig. 5 a), chaque inducteur tel que I porte un bras conducteur dont une extrémité pivote sur l’armature. Lorsque l’autre extrémité du bras touche le peigne P en regard de l’inducteur, la connexion de marche est réalisée, ou plutôt les connexions (en trait plein), le bras du second inducteur 1” devant être manœuvré synchroniquement. En supposant les inducteurs déjà porteurs de charges grâce à un artifice assurant l’amorçage, la machine fonctionnera, de sorte que les condensateurs C, C/ connectés aux peignes seront chargés par la machine. Si à ce moment on fait pivoter simullanément les deux bras jusqu’à les faire toucher l’un avec l’autre suivant les connexions d’arrêt indiquées par le trait ponctué, la machine cessera bien de fonctionner, puisque les armatures des inducteurs ne communiquent plus avec les peignes, mais la tension momentanément maintenue par les condensateurs crée une différence de potentiel (égale à la moitié de la tension) entre le peigne P et l’armature de l’inducteur I et une différence de potentiel de même valeur que la première entre P’ et I’. Si la tension est suffisamment élevée pour déclencher l’ionisation de l’air

dans les entreverres, on voit, en supposant P positif, que la face externe de l’isolant de l’inducteur I va recevoir des charges positives, tandis que la face du plateau en regard

Fig. 5. — Exemples de génératrice à changement de connexions : a) cas d’une polarité invariable. Les bras conducteurs pivotent sur I et LI’. C et C’ condensateurs entre P et P'; b) cas d’une polarité changeante. Les bras conducteurs pivotent sur P et P'. C et C’ condensateurs entre F et 1”.

va recevoir des charges négatives parasites (c’est-à-dire non disposées sur la face peignée du plateau), qui vont être emportées. Quant à l’inducteur I’ la surface de son isolant va recevoir des charges négatives.

Les inducteurs ainsi chargés exerceront ensuite leur influence lors du retour aux connexions de marche, à condition que les charges qu’ils portent ne soient pas neutralisées ni à ce moment ni après un temps insuffisant de fonctionnement.

Nous verrons plus loin, d’une part, comment est évitée la neutralisation immédiate à laquelle on est exposé et, d’autre part, les possibilités permises avec une machine réalisée en ce qui concerne la constance du courant entre deux rechargements des inducteurs.

D’après les signes des charges, dans le cas a), on voit que ces rechargements assurent une polarité invariable, qui dépend de l’amorçage initial, quel que soit le sens de rotation.

Il n’en est plus de même dans le cas b), où les bras mobiles pivotent sur les peignes tandis que les condensateurs sont connectés en permanence aux inducteurs. Dans ce dernier montage, chaque rechargement se fait en sens inverse par rapport au précédent, de sorte que la polarité de la génératrice s’inverse régulièrement à chaque manœuvre, quel que soit le sens de rotation.

Par suite de l’intérêt certain que présente, pour assurer facilement le double transport, le nouveau mode d’excitation, on est amené à se demander s’il est possible de le conserver tout en supprimant les changements de connexions, dans le but d’accroître encore la simplicité de la génératrice.

Il est évident que la suppression complète de l’évasion

des charges excitatrices pendant le fonctionnement constituerait une solution élégante. Mais, laissant cette étude de côté, J'ai poursuivi mes travaux dans le but de rechercher et d’ex-

périmenter une disposition susceptible d’assurer, sans changement de connexions, le rechargement intermittent des induc-

teurs à couche isolante.

DEUXIÈME PARTIE : Procédé assurant sans changement de connexions le rechargement par ionisation des inducteurs d’une génératrice à double transport

I. Introduction. — Étant donnés deux peignes et deux inducteurs à couche isolante, organes qui équipent un plateau isolant rotatif et dont l’ensemble doit constituer une génératrice à influence, il s’agit d'obtenir, d’une part, l’égalisation des potentiels du peigne et de l’armature de l’inducteur en regard pour assurer le fonctionnement et, d’autre part, de brèves el hautes différences de potentiel entre ces mêmes organes pour assurer le rechargement intermittent des inducteurs, tout ceci sans déplacement de connexions.

Dans ce dessein, l’armature de chaque inducteur est reliée en permanence au peigne en regard par une résistance qui doit, d’une part, égaliser aussi complètement que possible les potentiels de l’armature et du peigne tout en permettant, d’autre part, la production de brèves et hautes dénivellations de potentiel entre ces organes.

Pour provoquer de telles dénivellations de potentiel, j’ai eu recours aux décharges disruptives produites à un éclateur alimenté par la génératrice elle-même [11].

L’effet attendu est l’ionisation passagère de la couche d’air comprise entre l’inducteur et le plateau, ionisation qui doit à son tour assurer l’accumulation de charges électriques d’un certain signe sur la surface externe de l’isolant inducteur.

II. Fonctionnement : analyse préliminaire. — la première idée qui vient à l’esprit est de relier directement le circuit extérieur et l’éclateur aux peignes, de façon que le courant débité par ceux-ci ne passe pas par les résistances, suivant le schéma (B) de la figure 6.

Sur ce schéma, où D représente le plateau isolant rotatif,

Fig. 6. — Schémas d’une génératrice électrostatique : (A), cas d’une polarité invariable ; (B), cas d’une polarité changeante ; D, plateau rotatif ; P, P’, peignes ; I, I’; inducteurs ; R, R’, résistances permanentes ; C, C’ et K, condensateurs ; E, E’, éclateur. Le circuit extérieur est en général relié à l’éclateur, mais il peut être relié aux peignes dans le schéma (A) ou aux inducteurs dans le schéma (B).

des résistances identiques R et R' relient respectivement et en permanence, d’une part, le peigne P à l’inducteur Let, d’autre part, le peigne P’à l’inducteur 1”, de sorte que ces résistance sont le siège de chutes de tensions élevées lorsque, par suite de la décharge disruptive, la tension s’annule brusquement

aux bornes de l’éclateur E E’ dont la capacité propre peut, à volonté être augmentée par un condensateur K. Ces chutes de tension sont encore plus sûrement obtenues si l’on prend

soin d'augmenter la capacité propre de l’inducteur I par

rapport à l’inducteur l' grâce à l’adjonction entre ces organes de deux cordensateurs tels que C et C’.

Le courant débilé par les peignes dans le circuit externe ne passant pas par les résistances R et R', on a la possibilité de réaliser la condition de fonctionnement (égalité des potentiels de l’armature et du peigne en regard) quelles que soient les valeurs de R et R’, tant que les potentiels des parties de la machine sont invariables. Par conséquent, on est libre de choisir pour R et R' une valeur aussi élevée que l’exige la production de grandes chutes de tension dans ces résistances, par onde de choc, lors de la décharge disruptive à l’éclateur. Si ces chutes de tension sont suffisantes, elles entraîneront l’ionisation passagère de l’air de l’entreverre en face de chaque peigne. Cette ionisation va accumuler sur l’isolant inducteur des charges dont le signe est facile à déterminer en se reportant au schéma (B) de la figure 6.

Avant la décharge, supposons E positif ; le plateau D transporte des charges positives de P’ vers Pet des charges négatives de P vers P’, ceci grâce à l’influence des charges excitatrices posilives sur la face externe de l’isolant de l’inducteur 1 (et de charges négatives sur l’isolant de [”).

Au mornent de la décharge, l’armature de I devient positive par rapport au peigne P, puisque la tension tend à subsister entre les inducteurs I et [’ tant que les condensateurs C, C’ ne se seront pas complètement déchargés, tandis que la tension est annulée entre P et P’.

Si l’air est ionisé dans l’entreverre, des charges négatives vont se jo:ler sur l’isolant de l’inductcur TI, y neutraliser les charges positives précédentes et s’y accumuler ensuite, à con dition que l’ionisalion soit assez intense.

Après la décharge, l’isolant de l’inducteur T sera chargé négalivement hors du cas où il serait simplement neutralisé. En conséquence, ces charges excitatrices négatives vont, par le jeu de leur influence sur le peigne P, rendre celui-ci déverseur de charges posiuves sur les éléments de la surface du plateau qui passent devant lui et qui s’éloignent en franchissant des régions où le potentiel s’élève de plus en plus jusqu’à l’autre peigne. Ces charges véhiculées ont bien une influence réciproque sur l’inducteur, l’effet produit étant analogue à la réaction d’induit dans les dynamos, dont il sera question plus loin sous le nom de réaction de tension, mais l’inducteur conserve la plus grande partie de son efficacité du fait que son armature, qui joue le rôle d’écran électrostatique, se trouve maintenue au potentiel du peigne par la résistance R, quelle que soit la tension fournie par la génératrice, du moins {ant qu'aucune dérivation de courant n’existe entre les deux inducteurs.

Puisque E doit être rendu négatif, la polarité de la génératrice ne doit pas être la même avant et après la décharge. Le schéma (B) de la figure 6 est donc celui d’une génératrice dont

DS

la polarité doit s’inverser sous l’effet de chaque décharge à l’éclateur, hors du cas possible de désamorçage.

L’analogie est évidente avec le schéma (b) de la figure 5 de la génératrice à bras pivotants. Pour l’un comme pour l’autre schéma, la tension est maintenue entre les inducteurs par les condensateurs C, C’, tandis qu’elle est annulée entre les peignes soit par décharge, soit par le contact des bras pivotants.

Pour que l’effet de la décharge soit compatible avec une polarité invariable, il importe d'utiliser un autre schéma.

Dans le schéma (A) de la figure 6, les capacités C,C' sont insérées entre les peignes, tandis que ce sont les inducteurs I et [’ qui sont reliés à l’éclateur EE’. Dans ces conditions, pour une polarité initiale attribuée à EE", il est clair qu’au moment de la décharge à l’éciateur, la chute de tension transitoire dans la résistance R par exemple, sera, par rapport aux organes P et 1, inverse de celle produite avec le schéma (B). On en conclut que l’ionisation consécutive accumulera sur l’isolant inducteur de la génératrice du schéma (A) des charges dont le signe sera le même que celui des charges excitatrices qui s’y trouvaient avant la décharge, condition qui correspond bien avec la persistance de la polarité initiale. Un parallèle s’établit avec le schéma de la page 5a.

Mais, avec le schéma (A), la condilion fondamentale n’est p'us réalisée : l’armalure de l’inducteur n’est plus au potentiel du peigne à cause de la chute de tension permanente produite dans la résistance R par le passage du courant fourni par la génératrice à l’éclateur auquel est généralement relié le circuil d'utilisation.

Supposons P positif ; le courant, d’après le sens conventionnel, va de P vers I à travers R. D’où l’infériorité du potentiel de l’armalure de I par rapport à celui du peigne P, état qui tend à défavoriser l’action des charges excitatrices de l’isolant inducteur.

Ainsi, comme il fallait s’y attendre, les chutes de tension persistantes dans les résistances ont un sens Lel qu’elles tendent à affaiblir j’excitation. Le bon fonctionnement exige que ces chutes, qui vont être évaluées, soient faib'es devant la différence de potentiel créée entre les deux faces de l’isolant inducteur, considération qui imposera une limile supérieure pour R et R’ (voir figure 4).

Pour connaître l’ordre de grandeur de cette différence de potentiel U;, il convient de remarquer qu’elle est égale à celle qui existe entre la face externe de l’isolant inducteur et le peigne, lorsque celui-ci est directement relié à l’armature. Par suite de l’existence d’un champ, entre la surface peignée du plateau et les pointes du peigne (appelé plus loin champ de transfert), cette valeur commune est un peu supérieure à la différence de potentiel entre la face externe de lisolant inducleur et la face peignée du plateau. Or, cette dernière différence de potentiel peut être approximativement évaluée de la façon suivante :

Soit un entreverre normal de 0,5 mm. Sous cette épaisseur la couche d’air à la pression atmosphérique peut supporter un champ de 50 KV : cm (1), auquel correspond un autre champ voisin de 16 kV : cm dans le plateau (constantes diélectriques : ébonite 2,3 ; plexiglass 3,6). Si ce dernier a une épais seur de 2 mm (pour un diamètre de 25 cm, par exemple), la différence de potentiel cherchée est 50 000 X 0,05 + 16 000 X 0,2 — 2 500 + 3 200 = 5 700 V.

Or, une chute de lension inférieure au centième, soil une cinquantaine de volts dans R (comme dans R'), sera négligeable

(1) Ce champ doit être inférieur au champ critique Y calculable à partir de la mesure de la force critique, en l'occurence 1,5 g : em?

Y — 300 8 x x 980 X 1,5 — 57 500 V : em (à Alger) [12].

ce qui correspond à À = 1 MQ pour un courant de 50 uA, courant d’une génératrice bipolaire à plateau de 25 cm de diamètre.

Il convient même de remarquer que le fonctionnement doit s’accommoder de chutes de tension dépassant le centième en question, de sorte que la valeur de 1MQ ne doit pas constituer une limite infranchissable. Remarquons de plus que ce raisonnement suppose le circuit d'utilisation connecté à l’éclateur. Il pourrait en être autrement : tout en laissant l’éclateur connecté tel qu’il l’est aux armatures des inducteurs du schéma (A), il serait possible de connecter directement aux peignes le circuit d’utilisation dont le courant ne passerait pas par R et R’, ce qui réduirait avantageusement les chutes de tension dans ces résistances.

Connaissant le plafond de R, il faut maintenant chercher l’ordre de grandeur de la limite inférieure de R à partir de laquelle la décharge à l’éclateur ne produit plus l’ionisation de l’entreverre.

Cet ordre de grandeur est utile à connaître à priori, car si la marge était trop faible par rapport, à la limite supérieure, le problème risquerait de ne pas pouvoir être résolu. C’est ici qu'interviennent les condensateurs et les capacités entre certains organes de la machine.

La capacité entre le peigne et l’armature de l’inducteur à travers le plateau, l’air non ionisé de l’entreverre et le diélectrique inducteur, est difficilement définissable en raison des charges émises par le peigne mais, cette réserve faite, désignons par A la valeur approximative de cette capacité.

Pour chaque pôle, le problème est ramené au cas de deux condensateurs M et C disposés suivant la figure 7, le condensateur M étant shunté par la résistance R, les points P et I correspondant respectivement au peigne et à l’armature du schéma (A) de la figure 6.

Si U est la tension de la génératrice, la moitié de cette tension s'exerce entre le point E correspondant à 1a sphère de l’éclateur et le point F correspondant à la jonction entre C et C”.

Le condensateur C acquiert une charge Q. La chute de tension permanente dans R étant tout à fait négiigeable devant U/?, lorsque les potentiels sont constants, on à Q — CU/2

Pendant la décharge à l’éclateur, décharge qui équivaut à

P C F R % . E Fig. 7. — Schéma dans lequel le7condensateur M représente la

capacité entre inducteur et peigne ; U/2, tension à l’éclateur à considérer pour ce schéma.

une annulation rapide de la différence de potentiel entre E et F, le condensateur C se décharge dans la capacité M shuntée par R, de sorte qu'entre les armatures de M, c’està-dire entre les points P et I, s’exerce une tension « variable en fonction du temps 6.

Dans le cas où-la décharge à Féclateur n'est pas perturbée par les organes de la génératrice et s'effectue suivant la loi exponentielle de constante de temps { (en valeur absolue), on

trouve (1) RER M EE ue D Te 1} EU |

(1) Voir appendice.

ESA Le

Dans cette formule, T = R (M + C) et T' = RC.

La différence entre les exponentielles passe par un maximum qui est inférieur à 1, mais qui tend vers 1 si l’une des constantes de temps devient très grande par rapport à l’autre, de sorte que :

si T < t, le coefficient de U/2 tend vers T” /#, faible fraction, d’où découle la petitesse du maximum de w ;

si T = t, il faut lever l’indétermination de forme 0/0, et

Re LR PA EE D ET dE passe par le maximum VERT ASTES DER

si T > t, le coefficient de U/2 tend vers T’/T —=C/(C + M), fraction qui tend vers 1 si C est grand par rapport à M, de sorte que dans ce cas le maximum de approche d’autant plus de U/2 que T est, d'autre part, d’autant plus grand par rapport à é.

Pour avoir la plus forte chute de ivnsion possible avec un U donné, on à donc avantage à ce que T' soit grand par rapport à la constante de temps £ de l’éclateur.

Comme { — K 6, produit de la capacité K shuntant l’éclateur par la résistance 6 de l’étincelle (si l’on néglige tout circuit inductif), il faut que

RM + C) > Kb ou K

AFRO

On peut aisément choisir pour K un ordre de grandeur voi-

sin de celui de C résultant de la construction. (Ainsi la génératrice décrite en dernière partie a été essayée avec K — 40 unités électrostatiques C.G.S. et € — 9 unités électrostatiques C.G.S.)

Considérons néanmoins K/C voisin de 100, ou même le cas encore plus défavorable ou K/(M + C) — 100. La résistance de l’étincelle, tout en dépendant de K entre autres facteurs, est de l’ordre de grandeur de l’ohm, tout au plus d’une dizaine d’ohms. Par conséquent, RÀ doit être supérieur à

En résumé, pour l’exemple choisi d’une généralrice à plateau de 25 cm de diamètre, montée suivant le schéma (A) (Fig. 6), les considérations précédentes font prévoir que :

1° R doit être inférieur ou voisin de 1 MQ, pour maintenir entre ses extrémités une faible différence de potentiel lors du fonctionnement ;

2° R doit être bien supérieur à 1 000 Q pour êlre le siège de différences de potentiel élevées lors de l’étincelle.

Vu l’important écart entre ces limites, le problème apparaît non seulement soluble, mais il laisse prévoir une grande marge pour un choix arbitraire de R. Ce choix étant fait, le maximum de w approche de U/2, d’après ce qui a été dit. Pour que l’étincelle puisse provoquer l’ionisation dans l’entreverre, il faut donc, d’autre part, que U/2 > 9, % désignant la tension qui, appliquée entre le peigne P et l’armature [, commencerait à provoquer l’ionisation dans l’entreverre, compte tenu de la pression, de l’épaisseur et de la température de cette couche d’air et des épaisseurs des diélectriques.

IT. Fonctionnement : théorie développée. — Dès que l’ionisation se produit, la tension w entre le peigne et l’armature cesse de vérifier la formule précédente à double exponentielle. Pour suivre alors les rapides déplace-

ments de charges dont la succession aboutit au rechargement de l’inducteur puis à son influence, j’ai étendu la notion de capacité à des diélectriques sans armatures. Certes, dans le cas général, cette extension serait dépourvue de sens puisque la répartition des charges sur les surfaces isolantes serait indéterminée indépendamment des formes et n’en ferait plus des surfaces équipotentielles. Mais, dans le cas particulier où le peigne et l’armature de l’inducteur imposent à travers les régions, assez restreintes, des surfaces et des feuilles isolantes parallèles que sont le plateau et le diélectrique inducteur ainsi que l’air de l’entreverre, une répartition des lignes de force ou des charges qui peut être considérée comme suffisamment uniforme sur chacune desdites régions, on peut définir le rapport entre la charge de chaque région sensiblement équipotentielle et la différence de potentiel par rapport à la surface en regard. La répartition effective des lignes de force permettrait ainsi de calculer les capacités élémentaires D, À, I, localisées en face du peigne, concernant respectivement le plateau, l’entreverre, l’inducteur et telles que 1 1 25 |

DA REINE M étant la capacité définie au paragraphe IT (p. 10).

Supposons la machine non amorcée : D, A, I sont neutres ; seul, C possède une charge Q — CU/2, grâce à la tension U fournie par une source auxiliaire.

A. Amorçage par étincelle. Première étincelle à l’éclateur. — La constante de temps T = R(M + C) devant être grande par rapport à celle { de l’éclateur, ainsi que nous

Fig. 8. — Schéma relatif à la première étincelle, A non ionise. Décharge partielle de C dans l’ensemble D, A, I.

l'avons vu, il s’ensuit que la consommation de R est négligeable pendant la durée effective de l’étincelle.

Le schéma de la figure 8 se rapporte au cas où l’air de l’entreverre A ne s’ionise pas. L’étincelle produit l’effet d’un court-circuit quasi instantané en EF qui décharge partiellement C dans l’ensemble D, A, I. Chacune de ces trois capacités élémentaires prend la charge q

Dr NT TTC ont TERRE Te PE et ONE ne C(c: W) AE

La tension v, en À est

qi U

Di Æ A 1 1

Lorsque v,, atteint v,, maximum que puisse supporter l’enlreverre A, la tension « aux extrémités de R atteint la valeur & dont il a été question précédemment. Entre v,, & et la tension disruptive correspondante U,, on à les relations

Ur lle *- U DT Man 24 (& M

Le schéma de la figure 9 correspond au cas où U > U.

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