OA OP

La construction est d'ailleurs générale. Dans la figure 289, où les deux projections OP et OQ tombent du même côté du point 0, les deux machines absorbent du travail, et ces travaux s'ajoutent pour fournir le travail calorifique du circuit.

356. Divers types de machines. — Les machines h courants alternatifs sont très nombreuses : ce sont celles qui se présentent spontanément. Les courants des machines Gramme et Siemens ne sont continus que grâce à l'artifice du collée-

MACHINRS A COURANTS ALTERNATIFS.

Fig. 389.

leur qui fait, clans dos limites convenables, la sommation do courants élémentaires en réalité alternatifs. Quelle que soit la machine, on pourrait redresser le courant dans le circuit extérieur par un commutateur convenable; mais l'emploi des commutateurs entraîne toujours une perte d'énergie se traduisant par des étincelles qui mettent rapidement les collecteurs hors de service.

Le changement de sens du courant n'a d'ailleurs aucun inconvénient dans un grand nombre d'applications, en particulier pour l'éclairage électrique.

Un des caractères des machines à courants alternatifs est de donner facilement des potentiels très élevés.

C'est là un point très important quand il s'agit de transporter l'énergie à distance (344).

Elles paraissent plus redoutables, au point de vue des accidents de personnes, que les machines à courants continus.

Au point de vue du rendement, elles ne paraissent pas inférieures aux machines à courants continus. Du reste l'expérience montre qu'elles ne s'échauffent pas davantage pendant la marche.

Une remarque très importante a été faite par sir W. Thomson : dans le cas des courants alternatifs h courte période, la densité du courant ne peut plus être considérée comme uniforme dans toute la section du conducteur, la théorie montre qu'elle va en diminuant à partir de la surface. Avec 5 000 périodes par minute, soit 160 renversements du courant par seconde, ce qui est le régime généralement adopté, toutes les fois qu'on a besoin d'une section de conducteur de cuivre de plus d'un centimètre carré, il y a avantage à prendre un tube creux dont l'épaisseur ne dépasse pas 3 milli-

Fig. 390.

mètres. Les couches sous-jacentes ne recevraient qu'une faible portion du flux, et le métal du conducteur est ainsi mieux utilisé.

Nous dirons seulement quelques mots de la machine Siemens et de la machine Gramme. 357. Machine Siemens. — L'inducteur se compose de

deux couronnes d'électro-aimants alternativement de sens contraires qui sont placées en regard, verticalement et à une petite distance l'une de l'autre, de manière que les axes des bobines des deux couronnes soient en coïncidence et que les pôles opposés soient de noms contraires. L'espace compris entre les deux couronnes constitue un champ magnétique dont les maxima, alternativement de sens contraires, coïncident avec les axes des bobines. Le système induit se compose d'une couronne de bobines plates, sans noyau de fer doux, en nombre égal à celles des électro-aimants de chaque couronne. Ces bobines sont enroulées alternativement en sens contraires et se déplacent d'un mouvement uniforme dans le champ inducteur (/?^. 290). La variation du flux est nulle quand les axes des bobines mobiles coïncident avec ceux des bobines fixes, et c'est à ce moment que se produirait le changement de sens du courant sans les effets de self-induction. Une période complète correspond à l'intervalle qui sépare deux pôles de même nom. Si la couronne porte huit bobines, le nombre de périodes est de quatre par tour.

Le courant est exactement solénoïdal. Les électro-aimants sont animés par une machine à courants continus indépendante, appelée excitatrice.

358. Machine Gramme. — Dans la machine Gramme, l'induit est fixe, l'inducteur mobile {fig. agi). L'induit est constitué par un tambour cylindrique formé, comme l'anneau (346), d'un noyau en fils de fer doux recouvert de spires parallèles aux génératrices du cylindre. Ces spires sont partagées en huit sections enroulées alternativement en sens contraires. L'inducteur est formé de huit électro- aimants à pôles alternés qui tournent à l'intérieur du tambour. Ces électro-aimants

entraînent avec eux le flux d'induction qui parcourt le noyau et traverse les diff'érentes spires ; à chaque instant le courant a la même valeur dans toutes les sections; ces courants sont alternalivement de sens contraires, mais s'ajoutent par suite du mode d'enroulement.

Dans les types plus récents, la tendance des constructeurs est d'augmenter considérablement la masse du fer doux tant dans l'inducteur que dans l'induit, de manière à ne jamais approcher de la saturation, et atteindre tout au plus la demisaturation.

359, Transformateurs. — Au liea d'utiliser directement le courant alternatif, on peut l'employer à exciter un courant de même espèce dans un circuit voisin (272). Le courant primaire correspondait à un certain nombre de volts et d'ampères , E et I, le courant secondaire correspondra à d'autres nombres E' et V. Si la transformation s'est faite sans perte d'énergie, on aura

Ei=E'r,

et on pourra, par une disposition convenable des appareils, modifier à volonté, suivant les besoins, les deux facteurs du produit.

Ces appareils sont appelés transformateurs.

Ils paraissent appelés à jouer un grand rôle dans le transport à distance de l'énergie. Un exemple fera comprendre l'importance pratique de la question *.

Supposons qu'on veuille distribuer loo ampères sous une force électromotrice de loo volts, soit 5oooo watts, à une distance de 5oo mètres, avec une perte de lo p. loo.

Pour la transmission directe, le conducteur de i ooo mètres devra avoir une résistance de 0,02 ohm; sa section sera de 833 millimètres carrés; son poids, de 75 tonnes; son prix, d'environ 200000 francs.

Si on transporte la même somme d'énergie par un courant de 00 ampères sous i 000 volts et qu'on transforme ensuite ce courant primaire en un courant secondaire de 5oo ampères sous 100 volts, la résistance du fil pourra être de 2 ohms; sa section sera de 8,33 millimètres; son poids, de 7^0 kilogrammes; son prix, de 2 5oo francs.

360. Divers types de transformateurs. — Dans tout transformateur, il y a trois circuits à considérer : le circuit primaire, le circuit secondaire et le circuit magnétique. Il y a tout avantage à employer un circuit magnétique fermé.

1. H. Fontaine, Éclairage à relecfricitc, p. 4G1. S"^ édit., Baudry, I888.

MAGIILNES A GOURANTS ALTERNATIFS. .381

Los ty[)cs qui paraissent donner les meilleurs résultais sont représentés clans les figures 292 et 29'^. La disposition du premier est celle de l'anneau Gramme : sur un noyau de fer doux sont enroulés simultanément les deux circuits primaire et secondaire ab et AB. Dans le second, les deux circuits électriques sont enroulés ensemble, de manière à constituer le noyau, et c'est le fil de fer qui est enroulé extérieurement. L'un est donc à noyau, l'autre à enveloppe de fer

Fig. 29^

Fig. 293.

doux; dans le premier, l'aimantation est longitudinale; dans le second, transversale (254). Les deux systèmes paraissent, d'ailleurs, donner des résultats équivalents.

Supposons qu'on établisse aux deux bornes du circuit primaire une différence de potentiel variant suivant la loi du sinus, les deux circuits électriques et le circuit magnétique seront le siège de flux suivant la même loi, ayant la même période, mais des phases différentes.

La variation du flux d'induction est la même pour chaque spire du circuit primaire et du circuit secondaire : si ri et n' sont les nombres respectifs de spires et qu'on représente p?,r

Q la valeur maximum du flux d'induction magnétique, les valeurs maximum des forces électromotrices développées dans les deux circuits ont pour valeurs (280)

elles sont donc entre elles comme les nombres des spires.

Soient R et R' les résistances des deux fils enroulés sur l'anneau ; à un instant donné, la différence de potentiel aux bornes du circuit primaire e est égale à la valeur actuelle de la force électromotrice e augmentée de la chute du potentiel due à la résistaiice

£=rre + Rr,

on a de même aux bornes du circuit secondaire

Si on admet que dans chacun des circuits la phase du courant coïncide avec celle de la force électromotrice, le travail absorbé par le circuit primaire du transformateur est (354)

-EÏ + iRP.

L'énergie disponible aux bornes du circuit secondaire est

-K'V — 'WV';

le rendement est donc

El' — RT^^