CHAPITRE L

MACIIINKS ÉLECTROMOTltlCIiS. - TÉLÉGRAPHES.

579. Principe des électromoteurs. — Les machines électroinolrices sont fondées sur raiinantation temporaire que reçoit un morceau de fer sous rinlluence d’un courant. Celte aimantation pouvant disparaître ou mêtne clianger de sens avec rapidité, on conçoit qu’on puisse, en lançant successivement un courant dans un circuit, imprimer à une armature des mouvements alternatifs qui peuvent ensuite être transformés d'une manière quelconque par les procédés ordinaires de la mécanique. Depuis 183il|, époque à laquelle Jacobi, de Saint-Pétersbourg, construisit le premier électromoteur, bien des essais se sont produits, mais aucun n'a abouti à une application industrielle; on peut même dire qu’aujourd’hui la question est à peu près abandonnée. Les raisons de ces insuccès sont diverses. En première ligne, il faut placer l'observation indiquée dans le chapitre précédent (57ti) sur la nature du travail fourni par les électromoleui-s. Ce travail est le résultat de la convei’sion d’une partie de la chaleur fournie par la pile ; or la production de la chaleur par la combustion ou l’o-xydation du zinc est fort peu économique comparativement à celle qui résulte de la combustion de la houille. En second lieu, les attractions magnétiques d(?croissant rapidement avec la distance, il faudrait, pour obtenir un effet vraiment avanlagcu.\, maintenir constamment les armatures à une distance e.vtrêmcment petite des organes qui les attirent, et c'est là une diflicullé pratique qu'on n’a pu lever que d'une manière incomplète. Enlin l'obsbicle principal tient peut être

MACHINE DE M. BOCRBOUZE. liS

à la prodiiclion des courants induits qui ri'sulteut du inouvemenl même des pièces de l'appareil ; on verra dans un des chapitres suivants que, suivant la loi qui règle la production de ces courants (loi de Lenz), ils doivent être de sens contraire à celui du courant principal fourni par la pile, d'où résulte celle singulière etfècheuse conséquence, que plus on augmentera la vitesse, plus on diminuera l'action du courant qui produit le mouvement de l’appareil. Aussi le prix du travail fourni par les meilleures machines électromotriccs est-il près de trente fois plus élevé que celui que donnent les machines à vapeur; celle proportion interdit pour longtemps l’espoir d’un emploi sérieux des éleclromotcurs. Mais si l’électricité ne parait pas quant à présent un moyen économique de produire la force, elle présente ce merveilleux avantage de pouvoir la transporter presque instantanément à des distances immenses-, c’est là le principe des appareils télégraphiques que nous décrirons un peu plus loin. Quant aux machines éleclromolrices, nous en ferons connaître deux qui suffiront au lecteur pour lui faire comprendre la disposition de ce genre d’appareils.

580. Machine de M. Bourbouze. — La machine de M. Bourhouze est à mouvcmentsallernalils. Elle se compose (fig. 51/i) de deux hélices dans l’intérieur desquelles se trouvent deux noyaux fixes eu fer doux, n’occupant que la moitié de la hauteur. Deux autres cylindres pouvant pénétrer dans l’intérieur des hélices sont articulés aux extrémités d’un balancier qui, à l’aide d’une bielle et d’une manivelle, peut mettre en mouvement un volant. Le fil positif de la pile est en communication permanente avec une pièce qui se meut alternativement dans un sens et dans l’autre sur une petite plaque d’ivoire, aux extrémités de laquelle sont fixés les bouts inférieurs du fil de l’hélice, les bouts supérieurs communiquant toujours avec le fil négatif. Le mouvement alternatif de la petite plaque de métal est obtenu par le jeu d’un excentrique calé sur l’axe du volant, de la même façon que celui du tiroir dans les machines à vapeur.

Dans la position indiquée par la figure, la plaque conductrice est entre les deux contacts sans toucher aucun d’eux, les armatures mobiles sont engagées dans les hélices de la même quantité, la machine est au repose! sa bielle est placée à 90" des points morts.

MACHINES ÉLECTROMOTRICES.

c’est-à-dire dans la position la plus favorable pour agir sur la manivelle. Dans celle situation, poussons le volant à la main de façon à faire communiquer la plaque avec le contact de gauche, l’hélice correspondante s’aimante et l’armature pénètre dans l’intérieur. A

Fig. 514. — Électromoteur de M. Bourbouze.

sa position la plus inférieure correspond le point moi t de la manivelle, qui est dépassé en vertu de la vitesse acquise, la plaque revient sur elle-même, vient toucher le contact de droite, d’où résulte le mouvement inveisc du balancier jusqu’au .second point mort, et ainsi de suite. Les armatures mobiles restent toujours à une petite distance des armatures fixes et n’éprouveul, par conséquent, que de très-légers déplacements; c’est pour cela qu’on prolonge le balancier de façon à le faire agir par un bras de levier suffisant sur la bielle. Afin de donner un peu plus de force à la machine, on emploie des hélices doubles ; les armatures correspondantes à chacune d’elles sont réunies supérieurement par une pièce qui s’articule au balancier.

581. Moteur de Froment. — Le moteur de Froment est à rotation directe. 11 se compose (fig. 515) d’une roue portant sur sa circonférence huit armatures en fer doux qui viennent passer pendant le mouvement devant quatre électro-aimants établis sur un bâti en fonte.

MOTEUn FROMENT.

Si l’on suppose qu’une des annaUires soit ù une petite distance d’un électro-aimant et qu’on vienne à faire passer le courant, il y a une attraction et le mouvement commence. Au moment où

l'armature arrive en regard de la pièce attirante, le courant cesse, mais le mouvement se continue en vertu de la vitesse acquise. L’armature dépasse le milieu de l'intervalle qui la sépare de r électro-aimant suivant, alors le courant passe dans ce dernier, et ainsi se produit une série d’impulsions •''s- ~ «tiMi-Umiour.

qui entretiennent le mouvement de la roue. Comme il y a huit armatures mobiles, il y en aura toujours quati'e qui seront dans la position convenable pour recevoir les impulsions des électroaimants.

Quant ù la distribution de l'électricité, voici comment elle s’effectue. Le courant arrive dans un arc métallique fixe sur lequel sont établies trois lames en communication continue avec l’un des bouts des fils des électro-aimants, l’auti'c bout communiquant avec l’autre pôle de la pile. Ces lames ne sont pas en communication électrique

Fig. Mô. — Ëlcctroinotvur de Froment.

MACHINES ÉLECTltOMOTHlCKS.

avec l’arc, mais celle communication est établie par les coiitacis m et m' (fig. 51G) qui sont amenés l‘uu sur l’autre au moment où Tune (les cames de la roue R soulève le galet r; le courant passe alors dans les hélices. Des trois distributeurs, l’un est destiné au.\ électroaimants horizontaux qui fonctionnent simultanément, les deux autres aux électro-aimants inférieni-s. Le fonctionnement de la roue à cames est tel, que le courant ne cesse dans un électro-aimant qu’après avoir passé dans le suivant; on évite ainsi, du moins en partie, l’étincelle d’induction qui se produit toujours , ainsi que nous le verrons plus tard, lorsqu’on ouvre un circuit et qui a l’inconvénient grave d'amener, en oxydant les contacts, des irrégulalités dans le mouvement de l’appareil.

582. Télégraphie électrique. — Historique. — Aussitôt qu’on eut constaté la très-grande vitesse avec laquelle se propage la décharge dans un circuit conducteur (1466), on songea à utiliser ce moyen de transmettre des signaux à distance. Déjà en Cavendish et Graham s’envoyaient des décharges de batteries à plusieurs milles de distance. En 177/i, Lesage établit à Genève un véritable télégraphe composé de 2H fils isolés et communiquant avec 2k électroscopes dont chacun représentait une lettre. La même année, Reiser, en Allemagne, proposait de remplacer les électroscopes par des espèces de carreaux étincelants représentant les lettres elles-mêmes. Ces essais ne pouvaient aboutir à aucun résultat sérieux, l’électricité fournie par les machines ordinaires étant par trop difficile A contenir et incapable de suivre sans se perdre un conducteur de quelque étendue. La découverte de Voila permit de résoudre cette difficulté considérable de la transmission A une grande distance. En effet, rélcctricilé dynamiiiue qui constitue le courant s’attache bien plus aux corps conducteurs, et quoique soumise A la déperdition, elle peut néanmoins être transmise A de très-grandes distances. En même temps que le courant il fallait le signal ; ou chercha A utiliser dans ce but les décompositions chimiques et les phénomènes de commotion et de lumière que l’on peut produire avec la pile. Eu 1811» Sœmmering, de Munich, proposait un système télégrapliique composé de 35 fils aboutissant A 35 voltamètres représentant les letli-es et les chiffres.

TÈI.f.r.ttAlMIlH fcl.HCTKiyUK. 7ï't

La (lécoiivprte d’OKi'sterd, pn 1819, fournit nue nouvollo ipssomcc Pt d’un emploi bien plus commode. Ampi’-re proposa, pu p.ITpI, peu de temps après, de remplacer les signaux chimiques de Snemmering par des galvanomètres dont chacun aurait èlé alTeclé à une lettre ou à un chiffre. Mais l’emploi de 2!( courants est une chose bien compli(iuèe et il n’est pas permis de voir dans celle idée de l’illuslre sjivaut français le germe de la télégraphie actuelle. L'est véritablement à la découverte du multiplicateur de Svveiger que celle-ci est due. Avec le multiplicateur on peut faire (lu’une aiguille mobile dans un plan vertical, et maintenue verticale ellemême par un léger excès de poids à sa partie inférieure, puisse recevoir une déviation brusque vei’s la droite ou vers la gauche, suivant qu’on lance le courant dans un sens ou dans raiiire. Ce sont là des signaux parfaitement nets, i)ouvant être effectués rapidement, car, en vertu de sou excès de charge, l’aiguille reprend vile sa position verticale. Il n’(!st d’ailleurs besoin que d’un seul courant. Cet ingi’mieux système est dû à Schelling, qui ül ses premiers essais en Russie, mais qui ne réussit pas à le faire fonctionner sur une grande échelle. Il est juste, malgré cet insuccès, de considérer ce. savant comme un des fot)dateurs de la télégraphie électrique, et, en réalité, la combinaison imaginée par lui, légèrement améliorée par .M. Mbeatstone, fut établie en Angleterre vers 18l|0, et fonctionne encore actuellement sur quelipies lignes de ce pays.

Schelling avait ajouté à son appareil une sorte d’avertisseur imparfait. M. Wheatstone en imagina un beaucoup mieux conçu dans lequel était utilisée la propriété ([ue possède le fer de s’aimanter temporairement sous l’action du courant. Cette propriété fournit d’ailleui-s des ressources mécaniques très-grandes pour les signaux télégraphiques eux-mèmes et c'est sur elle surtout que sont fondés la plupart des appareils aujourd’hui en usage. .M. M heatstone luimème construisit un télégraphe fondé sur l’aimanlation temporaire du fer doux et qui fut pondant quebiue temps employé sur quelques lignes.

Les systèmes de télégraphes sont fort divers et il serait impossible, sans soi'tir du cadre d’un traité élémentaire, défaire connaître tous ceux dont le principe a quelque intérêt. Nous nous bornerons

ÉI.ECTllOMOTIUCliS.

M.vr in::^

A décrire sominaircincnt ceux (|ui sont einpiojés en France. Mais avant, nous dirons quelques mots sur la production et la transmission du courant.

583. Piles. — Les piles employées le plus communément sont des piles de Daniell chargées avec de l’eau pure du côté du zinc. Le côté du cuivre est chargé avec une dissolution de sulfate de cuivre, mais on ne verse pas la dissolution directement, on charge les deux compartiments avec de l’eau, ce qui donne plus de facilité A l’oi)ération, puisque, le liquide étant le même, il n’y a pas de précautions A prendre pour ne pas verser dans un compartiment le liquide destiné A l’autre. On place ensuite des cristaux de sulfate de cuivre sur des diaphragmes ménagés A cet effet et qui plongent dans l’eau, les cristaux se dissolvent graduellement et la dissolution ne tarde pas A être saturée. La pile ainsi montée fonctionne pendant plusieurs mois sans qu’on ait besoin d’y toucher. La substitution de l’eau pure A l’eau acidulée est fort rationnelle; elle a pour effet sans doute d’affaiblir le courant, mais ce n’est qu’un inconvénient secondaire, car A l’aide des relais on peut se contenter d’un courant de ligne trés-fuible. En revanche, l’eau pure donne A la pile une résistance très-considérable, et dès lors les variations qui se produisent toujours sur la ligne ont un effet moins manjué sur la marche des appareils.

On se sert aussi quelquefois de la pile de M. .Marié-Davy. Elle est A charbon comme celle de Bunsen et chargée A l’eau pure du côté du zinc. Quant au charbon, il plonge dans une pAte formée de sulfate de mercure. L’hydrogène provenant de la décomposition de l’eau réduit l’oxyde de mercure, le métal coule au fond du vase poreux, on peut le recueillir et le transformer de nouveau en sulfate.

584. Lignes. — Les fils qui servent à la transmission du courant sont en fer galvanisé, c’est-à-dire recouvert d’une couche de zinc; ils sont supportés par des poteaux en bois injecté et fixés sur ces derniei-s A l’aide de pièces en porcelaine (fig. 517) dont la forme varie d’un pays à l’autre, mais qui protègent toujours une portion du fil contre la pluie.

Les lignes sont quelquefois souterraines; on emploie dans ce cas pour isoler les fils le caoutchouc, la gutta-percha ou divei'ses

LIGNES ÏÉLÈGKAPIllQLES.

combinaisons de ces substances. Les (ils souterrains éprouvent une déperdition moins grande que les fds on l’air, mais outre qu’ils coûtent plus cher, ils sont moins propres. A cause de l'induction terrestre, à un li'avail rapide. Aussi en France ou ne les emploie guère que pour la traveraée des villes et dans les cas, très-rares d'ailleurs, où rinstallation des fils en l’air serait impossible.

On avait cru à l’origine qu’il fallait, pour transmettre le courant destiné à animer les appareils télégraphiques, uu double fil formant un circuit complet.

C’est M. Steinheil, de .Munich, qui eut, vers 1837, la première idée de la suppression du fil de retour; il réussit à faire circuler un courant dans un fil unique dont les extrémités étaient en communication avec le sol, et il "«"*•

constata que le courant avait la même intensité que si les deux bouts du fil se fussent rejoints de manièra à former un circuit complet. La terre agit donc comme un conducteur de résistance nulle, résultat parfaitement d’accord avec la loi de Ohm.

Il n’est pas proliable toutefois que la terre doive être considérée comme jouant le rôle d’un fil de retour en réunissant les deux pôles de la pile, les e.\périences failes sur ce sujet par Faraday paraissent conduire à une conclusion différente. Si l’on se représente le circuit traversé par un courant coupé quelque part, le courant s’arrête et les deux extrémités tendent à se charger l’une de fluide positif, l’autre de fluide négatif; c’est à leur réunion continue, c’est-à-dire en réalité à leur disparition, que le courant doit son existence. Or on conçoit que cette disparition puisse être amenée par la décharge continuelle dans un conducteur d’immense étendue ; c’est probablement ce qui a lieu quand les extrémités du fil télégraphique communiquent avec le sol. Le courant positif et le

734 MACHINES fe LliCT ROMOTR IC ES.

couranl iiogalif vont se perdre dans le réservoir commun et ainsi se lionve enlrelenue l’activité des forces qui développent l’électricité 585. Télégraphe à cadran. — Ce télégraphe est suiiout employé sur les lignes de chemin de fer. Opérant avec les lettres oivlinaires de l'alphahel et d’un maniement d’ailleurs facile, il n’exige aucune connaissance tediniqne chez les employés qui s’en servent: c’est là surtout l’avantage iiii’il présente dans les chemins de fer où on peut appliquer à le faire fonctionner le pei-sonnel ordinaire. Nous distinguerons dans cet appareil, comme dans tous les appareils télégraphiques en général, deux parties distinctes : le l’écepteur qui reçoit et cITeclue le signal, le manipulateur qui le transmet.

La figure 518 représente le récepteur vu extérieurement. Le cadran porte les 25 lettres de l’alphahet qui, avec la croix, forment

26 signaux. La réception consiste à observer l’aiguille qui se meut de gauclie à droite en s'arrêtant un instant devant chacune des lettres <(ui forment le mot et devant la croix à la fin de chaque mot.

Voici la manière dont se produisent ces mouvements de l’aiguille. Un électro-aimant horizontal (lig. 519), formé de deux bobines réunies par une plaque de fer à leur partie postérieure, est placé A la partie inférieure de la boite qui contient tout le mécanisme ; cet électro-aimant a été enlevé sur la ligure, on y voit deux cercles qui représentent sa section. En face des extrémités est disposée une armature A, mobile autour d’un a.xe horizontal VV' et soumise à l’action du ressort anlagoniste /'qui tend à l’éloigner des pôles. La tension de ce ressort peut être modifiée par le moyen d’une clef qn’on peut manier du dehors et qui agit sur le ressort par l’intermédiaire

tèléguai'Hr: a c.adban.

d’un levier. On voit donc que, si un couiant \ient à pnsser, rarinaluré sera alliri'e; s’il cesse de passer, elle revifindra sur elle nnîine par l’action du ressort antagoniste. A l’arinature est lixcie une lige verticale l se terminant supérieureinent par une partie liorizonlale c :

fig. 519. — Mécauismc du récepteur.

cette tige participe naturellement à l’oscillation de rarmature. Or rextrémilé c pénètre entre les dents de la fourchette </, qui est ellemême fi.\ée à l'axe ah, et enlin celui-ci porte supérieurement la pièce verticale i. Celle dernière exécutera donc en avant et en arrière des mouvements correspondants ii ceux de l’armature. Son extrémité supérieure arrive au contact des dents d’une roue d'échappement O formant le terme d’un rouage moteur ordinaire.

Celle roue O est double (flg. 520), elle porte à sa partie antérieure 13 dents et un même nomhre à sa partie postérieure, ce cpii fait en tout 26, mais les premières se trouvent ilans l’intervalle des secondes. Cela posé, supposons que le courant ne passe pas; la four- Fig. 52u. — ncuiii de chette d est en avant, la pièce t en arrière, et réciiappcment. dans cette situation elle arrête une des dents de la partie postérieure de la roue. Si on vient ii faire passer un courant, l’armature est

MACHINES ÉLECTROMOTRICES.

attirée et la pièce i se porte en avant, elle délivre par conséquent la dent qui était en prise avec elle à la partie postérieure et vient en arrêter une à la partie antérieure ; si le courant cesse, il se produit un mouvement inverse, qui produit l'arrêt de la dent suivante de la roue postérieure, et ainsi de suite. On voit donc que si on liiit passer le courant 13 fois successivement, il y aura 26 petits mouvements de la roue qui correspondront à une révolution entière. Or c’est l'a.xe de la roue qui porte l’aiguille et c’est à chacun de ses points d’arrêt que correspondent les leltres du cadran. Si donc l’extivmité de l’aiguille est à la croix, il suffira, pour la faire arriver ù une lettre quelconque, de lancer le courant dans l’électro-aimant de façon que la somme des émissions et des interruptions fasse un nombre égal au rang qu'occupe la lettre dans l’alphabet. C’est cette opération que l’on eiïectue à distance à l’aide du manipulateur.

586. Manipulateur. — Le manipulateur se compose d'un cadran en cuivre sur lequel se trouvent gravées les 25 lettres de

l’alphabet avec la croix. Au centre du cadran s’articule une manivelle à poignée que l’on peut faire mouvoir en la soulevant légèrement de manière à lui faire parcourir toutes les parties du cadran. A chaque lettre correspond un trou dans lequel on peut engager une goupille fixée <1 la poignée, c’est la position exacte pour que le récepteur fasse la lettre en question. Voici comment cela se produit.

La manivelle dans son mouvement entraîne une roue (fig. 521) dont le profil sinueux pi’ésente 13 saillies et 13 excavations; sur ce profil s’appuie par un galet l’une des extrémités d’un levier T mohile autour du point a, et dont fextrémité opposée oscille entre les deux pointes P et Q. Quand le levier est sur une saillie, il corn-

Fig. 521. — Manipulateur du ti'Ii^graplie h cadran.