CHAPITRE XV APPLICATIONS INDUSTRIELLES

1068. Régulateurs, bougies et lampes électriques. — Tout système d'éclairage électrique comprend deux organes : le géné rateur d'électricité et la lampe.

Le premier générateur d'électricité qui ait été employé pour l'éclairage est une pile de Bunsen, formée d'au moins 40 éléments. Depuis l'invention des machines d'induction, on ne se sert plus de piles que lorsqu'on ne peut pas faire autrement, car c'est à la fois la plus incommode et la plus coûteuse des sources d'électricité. Les diverses machines de Gramme décrites ci-dessus et beaucoup d'autres modéles sont des générateurs d'électricité qui peuvent ètre appropriés à tous les procédés d'éclairage. Les accumulateurs sont aussi fort employés à l'éclairage; mais ils ne dispensent pas de l'usage des machines dynamo-électriques, puisque c'est avec elles qu'on doit les charger.

Les lampes électriques se divisent en deux grandes catégories, suivant qu'elles utilisent l'arc vollaique où simplement l'incandescence des conducteurs traversés par les courants.

Celles qui utilisent l'arc voltaïque sont :

1° Les régulateurs électriques; 9° Les bougies électriques.

Les uns et les autres ont pour fonction de prévenir l'extinction qui se produirait nécessairement dans l'arc, par suite de l'usure et de l'éloignement progressifs des charbons. On 4 parñent dax les régulateurs à l'aide d'un mécanisme réglé par \e courani

des régulateurs à point lumineux fire.

Les deux porte-charbon T, (fig. 963) sont montés sur des tiges à crémaillère, et deux roues dentées, concentriques, p,p'. entrainées d'une manière continue par un mécanisme d'horlogerie (r, g), bupriment aux deux crémaillères des mouveruents en sons inverse, d'où résulte le contact des deux charbons €, € : à ce moment il y a arrêt, el le cireuit du courant est fermé, Le courant continu du générateur arrive dans l'appareil par la borne R et en sort par la borne R' après avoir suivi le chemin suivant : borne R, fil g, bobine BB, tige T, charbons € et c', tige T', support S et borne R'.

Dès que le courant passe, l'are voltaique s'allume entre les pointes, tout petit d'abord, puis de plus en plus grand, à mesure que les charbons se consument,

Dès que l'arc est formé, les pointes ne butent plus l’une contre l'autre, et le mouvement d'horlogerie devrait repartir pour les rapprocher; mais il n'en est pas ainsi, grâce à un électro-aimant animé par la bobine BB. Aussi longtemps que le courant à une intensité suflisante, un contact K est attiré et arrêle le mécanisme, par l'intermédiaire du levier coudé F'L et du batoir lim qui nppuie directement sur le régulateur g du rouage, Mais dès que l'intensité du courant est affniblie par suite de l'agrandissement où de la rupture de l'arc, le contaëet K est arraché par l'effet d'un ressort antagoniste r, le mécanisme est déclenché, et les charbons se rapprochent de nouveau jusqu'au contact.

Ce régulateur a été construit pour utiliser le courant continu des piles, Duns ce eas, le charbon positif s'usant environ deux fois plus vite que l'autre, le point lumineux ne peut rester sensiblement fixe qu'autant que la pointe positive se déplace deux fois plus que la pointe négative. On obtient aisé-

GANOT-MANEUVRIENR.

tuent ce résullat en donnant à la roue dentée qui commande ls poser crémaillère un dimnètre double de celui de l'autre roue. 1072. Régulateur Serrin. — C'est un régulateur du mème genre que le pris dent, mais plus simple : il n'y a pus de ressort moteur, L'effet du mmdesaiont d'horlogerie y est produit directement par le poids du porte-charbon supisen 1073. Principe des régulateurs polyphotes ou à division. — Les régulateurs dt type précédent sont appelés quelquefois monophotes, parce qu'on n'en poutpée cer qu'un seul dans le courant de l'électromoteur. On appelle régulateurs pp potes ceux qui sont indépendants l'un de l'autre, de manière placer plusieurs dans un même circuit. Il y a doux solutions : de M. Lontis appliquée dans les régulateurs, dits à dérivation, de Lontin, Mersanne, Gers, ete, et celle de Siemens, appliquée dans les ee + di 1° Régulateurs polyphotes à dérivation, — Le charbon positif A n son porte-charbon CD, es mi du point C, sont en dquilibre entre deur attractions contraires, celle d'un élee troaimant $ et celle d'un ressort antsgoniste r; le charbon négatif Best Me Le courant vient par C, passé dans l'urs, de À en B, et se rend ensuite à autre régulateur placé duns le cirent principal. Entre le point Get Le eue bon Best établie une dérivation : diet là qu'est placé l'électro-aimant réguleteur. La quantité d'électricité qui entre en € dans la dérivation est ù nelle à la résistance du Fig. 964. cipal CAB. Or, tant que faible longueur, ln résist:

cuit principal est médiocre, et le courant dérivé qui anime We n'a pas asses d'intensité pour provoquer le rapprochement du torntse contraire, dès que F une longueur ex

Fig. 065.

par La di solénoïdes $ et $' sur un exlindre erlies de Ver done Co Cal bre = porte-charbon A. Le courant princgal ass dans Ve ska, mn -

fil, et par suite pou résistant; 16 sa\énone $ , qui est à fil fo eh

beaucoup plus grande, est placé en dérivation, Pour un écart normal des charbons, les attractions se compensent, et le levier est horizontal, Dès que l'écart dépasse une certaine limite, la résistance de l'arc et par suite celle du circuit principal augmentent, et l'intensité du courant diminue en S, tandis qu'elle augmente en S' dans la même proportion; les attractions varient dans le méme sens, le levier, attiré par S', bascule autour du point 0, et les charbons se rapprochent : quand ils ont repris leur Écurt normal, les résistances des deux circuits reprennent leurs valeurs initiales et les attractions s'équilibrent de nouveau, Le régulateur Siemens a été Le premier construit sur ce principe

Fig, 906.

1074. Lampe à arc Japy-Helmer (à point lumineux fire). — Cette lampe est le type du régulateur différentiel maintenant constant Le rapport de ka Irene de potentiels «, aux bornes, à l'intensité | du courant qui la averses.

Description. — Un solénaïde S en fil fin fig. 966,1), placè en dériralion BE

bornes de la lampe, aspire le noyau de fer doux N; un second solématée #1 gros fil, traversé par le courant principal, aspire Le noyau de fer dous

actions exercées par les deux solénoïdes S et S'sur les noyaux A et} lransmises à un balancier B, aux deux extrémités duquel ces noyaux seat pendus; ce balancier B constitue un véritable fléau de balance,

L'appareil est réglé de telle sorte que, pour la valeur normale dn

le balancier B soit dans une position d'équilibre à très peu près horismatile Le porte-charbons, guidés par les tiges verticales (fig. Il), sont reliés mécanique au moyen d'une chaîne de Galle qui s'enroule sur une roue motrice dents cm mandée par le mouvement d'horlogerie M.

Le balancier 8 commande l'échappement à ancre du mouvement M par Pate imédiaire de la hielletto d'accouplement a. Un ressort # maintient . ment immobile lorsque la lampe ne fonctionne pas; ce ressort sert en méme temps au réglage de la lampe : pour cela, on peut faire varier sa beusien 0 pre de la vis v et et de son éermu.

onclionnement. — Lorsqu'on bem le courant, les charbons sont séparés le courant traverse le solénohie à és 5, le noyau N est attiré à l'intérieur ds solénoïde; le balancier B bascule tour du point 0, abaisse en même ?

le mouvement d'horlogerie Pr chappement étant libéré laisse les cb bons se rapprocher.

Aussitôt le contact établi, le const principal circule dans le solénate & à gros til; le noyau N' se trouve aiiré d le balancier B bascule en sens lues par ce mouvement l'échappemen + trouve calé et le mouvement d'horke gerie relevé, ce qui produit l'écart Au fur et à mesure de l'usure de charbons, le solénoide N est attiré # ramène ainsi chaque fois l'are & we longueur telle que ñ prenne La sales déterminée par un régla préalable La figure I représente le À teur Japy-Helmer en perspeetive: m8 gure I représente le détail du péenisine,

1075. Bougie électrique Jablocké — là première solution = mgre À par les bougies éloctriques est due M. Jablochkofl. Sa bougie se compet & deux charbons 4 et B (fig. 967), ve eaux (de 2 à 4 millimétres de 4 disposés parallèlement l'un à eûté & Fig. 967. l'autre. Afin que l'arc voltaiqué puisse jaillir qu'aux extrémités, dt

non en deux poinis voisins queéleonaques des deux-charbons,… séparés par une closon isolanke, agocèe colombin., \orae Lan agglutiné de plâtre el de kan: leurs 1aokes, 00 te\tses ‘sy us

n, composée de charbon quirérisk, AGRNRE ave Ati

Oa fait entrer et sortir le courant par les bornes À et B : il monte dans le charbon a, enflamme l'amorce et redescend par b; en même temps l'are voltaïque se forme en n, et l'extrémité de la cloison isolante fuse et se volatilise, s'abaissant autant que les charbans., Si l'on employait un courant continu, le charbon positif s'userait deux fois plus vite que le négatif et l'extrémité à buisserait plus vile que à, cé qui aménerait promptement la rupture de l'are. Mais avec des courants alternatifs les deux charbons s'usent sensiblement avec la même vitesse, L'arc n'est donc pas rompu, puisqu'il conserve une longueur à peu près constante, mais le point lumineux s'abaisse graduellement, Ce déplacement pas d'inconvénients pour l'éclairage

des théâtres, des grands établissements, des rues ct des places publiques, mais il rend

l'appareil inapplicable uux phares et à

toutes les expériences de physique qui né-

cessitent un point lumineux fixe.

Les constantes d'une bougie Jablochkoff® de 4 mm de diamètre en service normal, sont les suivantes (d'aprés M. JL Joubert) :

Intensité du courant : 8 à 9 ampères.

Chute de potentiel aux bornes : 42 volts.

Puissance électrique : 54 à 39 kgm.

Les bougies de 2% em ont une durée de 2 heures. M. Gadot a supprimé la maind'œuvre du changement de bougie em montant toutes les bougies en dérivation + la résistance des amorcés, très variable d'une bougie à l'autre, suffit pour amener l'allumage successif,

1076. Brûüleur Jamin, — 1° Principe, — L'arc vollaique est fixé aux extrémités des charbons parallèles, sans mécanisme ni matière interposte, au moyen du courant lui-même, par sa propre action électrodynamique. Pour cela le courant circule plusieurs fois autour des charbons avant d'y entrer, de manière que les porlions qui sont en regard soient de même sens (fig. 968). Il ést facile de voir, d'après les lois de l'électrodynamique, que tous les côtés du cireuit concourent à chasser l'arc voltaïque vers les pointes et à l'y main- Fig. 968. tenir.

2° Description détaillée, — La lampe est portée sur une plaque d'ardoise, que l'on peut fixer dans des globes ou dans des lanternes (fig. 968). À celte plaque est fixée également, d'une part, vers le bas, une gouttière de cuivre, large, mais peu épaisse (afin d'éviter les ombres), et, vers le haut, une autre gouttière en fer doux destinée à s'aimanter et à attirer une palette mobile EF (fig. 969). Le courant alternatif passe d'abord dans un fil de cuivre fin (diamètre 1), replié 15 ou 20 fois dans les deux gouttières, et qui constitue un cirouil directeur analogue au mulliplicateur d'un galvanomètre. C'est au milieu de «ee cadre et dans son plan que se placent les bougies : elles se réduisent à des cun-

ples de charbons parallèles entre lesquels va jaillir V'ares il y à ordinairement quatre couples (fix. 969). On introduit chacun de ces charhons dans un Wie de

cuivre : ils s'y tiennent verticalement, ln pointe en bus, serrés pur ait rest On les emploie tels qu'ils sortent de la fabrique, sans aucune prépare préalable, On sait que c'est le courant lui-même qui est chargé de l'arc voltaique fixé à la pointe de chaque bougie.

Les charhons de droite (fig. 969) sont mobiles, les charbons de fixes. Lu mobilité des uns et la fixité dés autres sont dues à’

Fig, 969. Fig. #70,

l'état de repos, la palette est entraînée par lé poids des charhons qu'elle parte et elle descend jusqu'à ce que l'un des charbons mobiles, 1eplus long one nüirement, vienne buter contre le charbon fixe qui lui corresponti St on lan alors le courant, celui-ci, après avoir parcouru le cirouit directeur dem lampe, arrive aux charbons mobiles et passe sur l'un des quatre ehinrbons tes. Aussitôt que le cireuit est fermé, l'airnantation naît, la palette EP est attirée et les quatre couples de charbons se séparent à la fois : trois d'entre eur restent froids et obseuts, el le quatrième mr À L arc s'y produit instantanément, e ersiste tant qu'il 4 a du Emrbon er, Loos mitintent entre

MS par \ Parce éleclrodynamique da Ekrenil Akreekene , AA ns : cusse lorsqu'une cause intérieure Ven à Ehassb. Quai Xe eme

ser, l'airtantation s'évanouit, la palette retombe et le contact entre les charbons se rétablit; si le courant passe de nouvoau, les charbons se rallument et s'écartent comme la première fois. Ainsi l'allumage est automatique, instantané et renouvelable à volonté.

4" Subslitution des bougies. — Quand la première bougie est consumée, il faut qu'une autre lui succède, Le passage de l'arc à la bougie suivante s'effectue encore automatiquement. Jamin avait imaginé plusieurs systèmes : il a fini par adopter le suivant, dû à M. Mondos, ingénieur attaché à son laboratoire. En HW, derrière l'un des charbons et à une faible distance (fig. 970), est placée une pointe métallique, reliée métalliquement à la borne de sortie, Dès que la bougie est suffisament usée pour que l'arc voltaique vienne lécher la pointe métallique, une dérivation s'établit spontanément entre celle-ci et le charbon voisin : lé courant revient alors directement à la source sans passer par le cireuit, ln palette retombe, deux charbons neufs se mettent en contaët et il y à rallu mage comme ci-dessus,

5° Avantages du brûleur Jamain, — Ce brûleur réunit donc plusieurs qualités essenticiles :

a. Chaque bougie s'allume et «e rallume automatiquement, autant de fois qu'on le veut,

b. I n'est besoin que d'un seul circuit pour toutes les bougies voisines.

e. ya remplacement automatique de chaque bougie brûlée par l'une des bougies voisines.

d. On n'y emploie aucune matière isolante ayant, comme dans la bougie Jablochkoff, le double inconvénient d'altérer la couleur de la lumière et d'augmenter considérablement la dépense,

1077. Lampes électriques à incandescence sans combustion. — Le principe commun à tous les systèmes consiste à faire passer un courant, continu ou alternatif, dans un conducleur assez mince el assez résistant pour devenir incandescent, assez rigide pour ne pas être brisé et fléchi par dilatation, assez réfractaire pour n'être ni fondu ni volatilisé, On enferme le conducteur en vase clos, à l'abri de l'air en général, soit dans le vide, soit dans un hydrocarbure, pour le soustraire à la combustion. Les premiers essais, faits avec des fils de platine pur ou iridié, ne donnèrent que des résultats médiocres. Les résultats pratiques ont été obtenus à l'aide de minces filaments de charbon. Les lampes fondées sur ge principe sont déjà nombreuses : on peut citer celles d'Édison, de Swan, de Lane Fox et de Hiram Maxim. Elles ne différent entre elles que par la forme du flament ou par la fabrication du charbon. Nous décrirons celle d'Edison, qui est l'inventeur de ce procédé d'éclairage.

1078. Lampe Edison. — Le charbon est contourné en bouele où en ler à cheva 1 (fig. 971). C'est un filament de bambou caleiné à haute température, en vase clos !,

1. Parfois on nourrit le filament en le submergeant dans un lydeaearhnixe wszeux ot on y faisant passer un courant. Au rouge l'hydrocarhure se RS, et le carbone se précipite sur le fMament en le couvrant une EONERE LE

Le lilament étant en place dans l'ampoule, on fail le vide dans celle-ci, en moyen de pompes à mercure, el on le pousse jusqu'à 1 à % centibmes & millimétre,

Les deux bouts du fer à cheval se renflent un peu et viennent se prendre des de petites pinces de platine a et b, terminaisons de fils dé platine get, qu amènent le courant électrique au charbon. Le tout est soudé au moyen den dépôt charbhonneux séché, pur, carbonisé. Ces fils de platine sant bien plus emm que le fit de charbon, pour ne pas rougir; mais ils s'échautffent tout de mem el, par suite, grossissent quand la lampe est en fonction, Lorsqu'on l'éteint, 0 s'amincissent en refroidissant et reviennent à leur diamètre primitit.

Fig. 971. Fig. 972.

Ces rhéophores traversent en pet g (fig. 972) une masse de plâtre qui forme le pied de la lampe et qui porte un pas de vis V par où l'on peut ln rer au un support approprié, candélibre, applique, etc. Les deux électrodes ndénent le courant viennent “houtir à deux bornes métalliques m et #, cachées dans la gaice. I suftit de tourner un robinet commutateur placé dam la gaine où en un point du circuit pour allumer où éteindre Ja armque.

Constantes des lampes à incandescence. — On fabrique des lampes À inesedesvence de loutes dimensions donnant des intensités lumineuses qui varient d'une fuible fraction de bougie à plusieurs milliers de bougies,

Les lampes normales sont de 16 bougies: elles fonctionnent ordinairenest avec un courant de 0,8 ampére et de 100 à 110 volts.

On fabrique aussi de petites lampes de 1 à 8 bougies qui fonctionnent à 0,8 en {'ampère et sous 5 à 30 volts: et de groxxex lampes de 1504 1000 bougies, qui

loîde dure et compacte, Comme VéehanKement est plus grind mue points où ds section est la plus faible, € esl Va que Ve GEL Est Ve Xkos pan A0 Souris

rend donc la section jus unilorume,

fonctionnent sous un volluge de 50 à 100 volts et d’une intensité de 6 à 25 ampères.

Durée normale. — Une lampe normale de 16 bougies doit avoir une vie de 1000 heures.

Puissance normale, — La puissance absorbée par une telle lampe est done

100 >< 0,8 — 80 watls, environ : de chevalwapeur,

Résistance normale, — Comme on à e = ri, la résistance de la lampe en inarche est égale à

7 ou Da — 1#0hms