CHAPITRE XV

■ESURE DES FORCES ELECTROIOTRICES ET DES DIFFÉRERCES DE POTERTIEL

SOS. Rkan ëe la fim éimriiliiw des piles. RKdnëe par •ppasiMea. — Celte méthode consiste à rechercher combien d'éléments de pile de force électromotrice connue il faut mettre en opposition à une pile de force électromotrice inconnue, pour qu'il y ait équilibre entre les forces électromotrices des deux piles.

Soit P la pile inconnue dont nous cherchons la force électromotrice^ nous lui mettons en opposition des éléments P' en nombre tel que le galvanomètre G indique qu^'aucun courant ne passe plus.

Si II est le nombre d'éléments en P et x leur force élecmotrice, on aura alors Tégalité wx = if>, n étant le nombre d'éléments de la pile P' et ^ leur foire électro-

trioe, de là on déduit : x ^= — ^.

11 est toutefois à remarquerque Ton n'arrivera presque

jamais à trouver un nombre d'élénH>nts w' tel que wV

= «x. Mais on arrivera à ce résultat que wx est compris

entre iiV et ff + 1 • ^, de sorte que x sera compris entre

— ^ et — — ^. On voit par là que l'on peut arriver à

une approiLÎmation d^autant plus grande que n et tï sont plus grands et par conséquent que l'on emploie plus d^ëléments.

électromotrice E dans le galvanomètre avec une résistance R et Ig' l'intensité avec une résistance R' intercalée. Nous pouvons admettre que Ig et Igf sont proportionnelles aux déviations et par conséquent

Équation qui permet de déterminer R'.

Si avec le même appareil nous voulons mesurer des différences de potentiel de 100 volts, il faudra intercaler une résistance R'' beaucoup plus grande, telle que

(R" + G) = 100 (R' + G) d'où R" = 100 R' + 99 G.

Dans ces conditions, 1 volt sera représenté par une déviation de 1 division.

212. Calibrage des Voltamètres industriels. — Les Voltmètres industriels doivent se calibrer en comparant leurs indications à celles d'un appareil sensible et gradué comme nous l'avons indiqué au paragraphe précédent. On emploie pour cela une source d'électricité S, machine dynamo ou batterie d'accumulateurs, on ferme le courant à travers une résistance variable R, et Ton place en dérivation entre a tib (fig. 168a) le Voltamètre G à calibrer et l'appareil type G'. On fait varier R, et Ton peut ainsi comparer les* indications des deux appareils.

On peut encore employer la méthode suivante, qui est

Fig, 168a.

Fig. 1686.

induits se produisant dans des masses métalliques qui se meuvent dans un champ magnétique, parce que c'est ce savant qui le premier a indiqué la relation qui existe entre le travail absorbé pour produire le mouvement et la quantité de chaleur produite dans la pièce mobile.

Nous aurons à revenir sur ce point à propos des machines dynamo-électriques.

On pourrait donc faire remonter à Faraday l'invention de la machine dynamo-é)ectrique.

Fig. ]ge.

228. — Pour constituer une machine dynamo-électrique, il nous faut donc :

d) Un système de conducteurs mobiles dans un champ magnétique et disposés de façon que l'on puisse recueillir le courant produit. — Cette partie de la machine porte le nom d'hiduil.

b) Un champ magnétique puissant, que l'on appelle Vliiducteur.

229. a) L'INDUIT. — Les induits de toutes les machines dynamo-éleciriques existantes peuvent se rapporter à

deuï types principaux : l'aiineau Gramme et Viiidtiit eti tambour de Siemens.

230. Anneau Gramme. — Considérons un champ magnétique produit par deux pôles de noms contraires, placés en face l'un de l'autre (Gg. 190), et imaginons un conducteur circulaire animé d'un mouve- Fig 190 ment de rotation autour d'un

axe situé dans son plan;

tre. Sur ces deux segments appuient les frotteurs d et e par lesquels le courant peut s*écouler.

Si les frotteurs d, e n'existaient pas, les courants des deux

Fig. 192.

Fig. 193.

spires de fil s'annuleraient, tandis qu'en employant la disposition indiquée, les deux spires agissent comme des éléments de pile accouplés en quantité (fig. 193), et leurs courants s'ajoutent dans le circuit général.

Le diagramme donnant les intensités du courant pour les diverses positions sera représenté par la fig. 194 cicontre. Une telle machine donnerait dans le circuit extérieur une série d'impulsions toujours dans le même sens.

Si au lieu de 2 spires, nous en avions 4 placées à angle droit, avec 4 sections au commutateur, quand Tune des paires se trouverait dans la position où le courant est nul, l'autre serait traversée par le courant maximum. Pour l'une des paires de spires on aurait le diagramme ab c de fg (fig. 198), pour l'autre paire, a' ft'c'rf' (?'/>, etc. Le diagramme résultant serait obtenu en faisant la somme

aimants deux conducteurs enroulés dans le même sens (flg.216 et 217), l'un de gros diamètre parcouru par tout le courant, Tautre plus fin, placé en dérivation, on pourrait, en employant des nombres convenables de tour du gros fil et du fin fil, arriver à compenser l'augmentation de tension provenant de l'excitation en série, par la diminution de celle provenant de la dérivation et obtenir ainsi une tension constante aux bornes de la machine.

240. Les dynamos dont les champs magnétiques sont ainsi composés, portent le nom de compound ou à double enroulement. On arrive à construire des machines dynamo électriques donnant une force électro motrice aux bornes presque constante pour des débits très variables.

La caractéristique extérieure de ces machines doit être une ligne droite parallèle à Taxe des intensités, à condition que la vitesse de rotation de la dynamo soit maintenue constante. La fig. 222 représente la caracté-

J}yji£::i.^ Yichna JiT^ju^^Jso Tcziî's»

Fig. ±ii.

ri;Fttiquo oxl<^ricui>c do la machine Victoria, n'^ 720, pour des débits variant do 147 à 19 ampères, d'après les essais du Cx^mité do lExposiiion d'Anvers. La tension aux Ivornes a varié do (>2,8 v. à (H>,2 v., soit de 34 v., la tension moyenne étant de (>4,K volt^.

Nous devons toutefois fairt^ol^sener qu'il est rarement Titile ou mémo désirable qu'une machine dynamo élec-

Te = -T~ chevaux- vapeur pour les spires en série de

riuducteur.

Tdi = ï^ — pour les spires en déiivalion

de l'inducteur.

La partie de A transformée en énergie électrique dans la dynamo est :

T = T + T„ + Te + Tm = énergie électrique totale.

___ = rendement total de la dynamo.

— = rendement électrique et — - = rendement indus- T A

triel.

Voici les résultats obtenus sur la machine Victoria,

n® 720, par la Commission des essais électriques de

l'Exposition d'Anvers, en 1888.

Dynamo à court shunt à 4 pôles inducteurs et 2 balais.

Ta == 0,02225

Te = 0,01605 fm = 4,55 ohms.

Dans une installation où Tintensité du courant à fournir varie dans des limites très étendues, comme par exemple dans une station centrale d'éclairage électrique où Ton doit mettre en marche des dynamos au fur et à mesure que la consommation de courant augmente, comme ces machines doivent alimenter toutes les mêmes conduites, on ne peut pas faire usage de machines Cornpound, on doit avoir recours aux machines excitées en dérivation.

L'inducteur (fig. 230) a la forme d'une étoile en fer doux ayant un nombre pair de branches, sur chacune desquelles est placée une bobine de conducteur isolé de façon à constituer un électro-aimant. Le noyau en fer doux est terminé vers l'extérieur par un épanouissement polaire. Les piMes sont alternativement N et S. Toutes les bobines de l'inducteur sont accouplées en tension et sont excitées par un courant continu provenant d'une source extérieure, généralement une dynamo à courant direct.

L'induit, placé à l'extérieur, est fixe; il est constitué par un anneau à âme en fer doux autour de laquelle les sections de fil sont enroulées comme dans l'anneau Gramme pour machine à courant continu. Cet anneau comprend 8 sections principales dont les fils sont enroulés alternativement en sens invf>rse, chacune d'elle est subdivisée en un certain nombre de parties variant de 4 à 12. Dans la figure nous avons représenté 4 sections, 1 , 2, 3, 4. Il est facile de voir que toutes les sections de même numéro sont en même temps traversées par un flux magnétique identique, qui changera de sens par suite du déplacement des pôles de l'inducteur. Ces sections seront donc parcourues par des courants alternatifs. Si nous réunissons en tension les 8 sections i, les forces électromotrices qui s'y développent étant à chaque instant de même sens s'ajouteront.

I^ machine ainsi disposée pourra alimenter 4 circuits différents. Ou construit des machines de ce svstème ayant jusqu'à 12 circuits.

247. MachiiM Siemeiis à courants tltematits. — Dans celle-ci l'induit est fixe, l'inducteur au contraire est mobile.

L'inducteur est formé de deux couronnes en fonte A

et à mesure de l'usure dans ce cas (fig. 245,1), le point lumineux descend petit à petit.

On peut rendre les deux électrodes solidaires au moyen d'une cordé passant sur une poulie (fig. 245, 2), mais comme les charbons s'usent inégalement, le point lumineux se déplace, mais moins que dans le cas précédent.

Enfin, si l'on veut que la source lumineuse conserve toujours la même position, on rend les deux charbons solidaires par un dispositif assurant à l'électrode positive un déplacement double de celui de Télectrode négative (fig. 248, 3, 4).

266. Lampe Foucault Duboscq. Lampe Jaspar. — Le premier régulateur électrique a été construit par Foucault et perfectionné par Duboscq en 1849. Il comprend un mouvement d'horlogerie dont le moteur est un ressort comme celui d'une montre ou d'une pendule ; ce mouvement commande le rapprochement ou l'éloignement des charbons au moyen de roue dentées, attaquant des crémaillères fixées aux porte-charbons. L'armature d'un électro-aimant, placé dans le circuit, arrête le mouvement lorsque l'intensité du courant arrive à la valeur pour laquelle la lampe est réglée.

Seirin a simplifié cette lampe, il a employé comme force motrice le poids du charbon supérieur, tant que l'aimant n'est pas parcouru par un courant d'intensité suffisante, les charbons se rapprochent ; quand l'intensité est suffisante le système de rouages qui rendent les deux charbons solidaires est enclanché.

M. Jaspar a perfectionné les lampes à solénoïde dont la première idée est due à Archereau. Les deux charbons sont rendus solidaires par le dispositif indiqué fig.245,4; le charbon négatif est porté par une tige en fer pé-

271. Rendement lumineux des lampes à arc. — La puissance dépensée dans une lampe à arc varie de 0,5 à 0,8 de Watt par bougie, mais à ce chiffre il faut ajouter la puissance perdue dans la résistance inerte qui peut s'élever à 0,4S de la puissance utile quand les lampes sont montées en simple dérivation, la dépense totale peut varier de 0,8 + 0,45 x 0,8 = 1,16 Watt par bougies pour les petits foyers de 4 à 5 ampères montés en simple dérivation à 0,5 Watt pour des arcs plus puissants en tension.

Les lampes à incandescence de 16 bougies, type Je plus généralement admis, absorbent généralement 3 Watts par bougie, c'est ce qui explique pourquoi on n'emploie jamais ces lampes pour l'éclairage de grands espaces.

272. Effet delà résistance des charbons delà lampe. — Pour une lampe de 8 à 10 ampères on emploie généralement des charbons de 10 millimètres de diamètre, la résistance spécifique étant de 7,500 microhms, la résistance de 60 centimètres qui se trouvent généralement dans la lampe, sera de 0,35 d'ohms, ce qui est insignifiant vis-à-vis de la résistance inerte lorsqu'il s'agit de lampes en dérivation. Il n'en est plus de même quand les lampes sont en tension ; en eff'et, si nous prenons un circuit de 20 lampes au moment où l'on a renouvelé les charbons dans toutes les lampes, la résistance de ceux-ci est de 13 ohms, ce qui pour 10 ampères détermine une perte de 130 volts. Cette résistance peut être réduite au dixième en recouvrant les charbons d'une couche de cuivre par la galvanoplastie, c'est ce qui se pratique quand on met un grand nombre de lampes en série. En outre

les charbons cuivrés s'usent moins vite que les autres, mais ils donnent en se consumant une coloration verte désagréable à la vue qui les a fait abandonner d'une façon presque générale sur le continent.

trée de sulfate de cuivre et réunie au pûle négatif de la source d'éleclriclté le pûle. positif étant relié à l'anode. 280. Bain simple. — Lé sulfate de cuivre ne demandant qu'une faible force ëlectromotrice pour être décomposé (2T7), dans les ateliers dont la production n'est pas très considérable on se borne à faire la décomposition dans de grands éléments Daniell, dont le pôle positif est constitué par le moule sur lequel le cuivre doit venir se déposer. Dans une cuve en grès ou en bois garnie intérieurement de gutta-percha (flg. 251), on place la solu-

Fig. *S1.

tion de sulfate de cuivre; celle-ci doit toujours être saturée, pour cela on y suspend des paniers en terre ou en gutta-percha, contenant du sulfate en cristaux; en outre pour rendre la solution plus conductrice on y ajoute une forte proportion d'acide sulfurique; le bain doit marquer environ 23" Beaumé. Dans la cuve A on place des vases poreux B, renfermant de l'eau acidulée d'acide sulfurique dans laquelle plonge une lame de zinc amalgamé.

de façon que les plaiiues soient entièrement recouvertes.

Si la batterie doit être abaniionnée à elle-même pendant assez longtemps, il faut la charger bien à fond et lui donner de temps en temps une légère charge.

U'l. '"lâài— • <•■?•- li .^ il^"*^.* .4r .'..

'jui':. î: :i*î«

!" 'ix^ • . »t £*~

ii^i ? 'm*^"»"» n"» Vf^p'