QUI ACCROIT LA TEMPERATURE DU FIL

DU FIL en millimètreft

de 5*»

de I0«

de 20»

de40«

Les degrés de température indiqués sont des degrés centigrades. Les fils de cuivre employés pour ces expériences avaient une résistance spécifique de 1 654 microhms à la température de la glace fondante ; leur surface était polie. Avec des fils noircis, les intensités de courants ci-dessus indiquées reçoivent une augmentation qui varie depuis 10 p. 100 pour le fil de 2 millimètres de diamètre jusqu*à 5 p. 100 pour le lil de 24 millimètres.

En Angleterre le Board of Trade impose aux lignes aériennes Tobligation de ne pas recevoir des courants capables de produire une élévation de température supérieure à 17 degrés centigrades. Dans ces conditions l'intensité maximum du courant serait, d*après le tableau ci-dessus, de 36 ampères pour un fil de deux millimètres de diamètre (soit 9 ampères par millimètre carré de section) et de 1 125 ampères pour un fil de 24 millimètres de diamètre (soit 2'"'i',6 par millimètre carré de section).

241. Lignes souterraines. — Les canalisations par lignes aériennes sont, la plupart du temps, impossibles à établir à l'intérieur des villes ; il faut alors faire des lignes souterraines. La canalisation sous trottoirs, bien qu'elle soit plus coûteuse que la canalisation sous la voie charretière, est néanmoins préférée à cette dernière dans les grandes villes, parce qu'elle n'oblige pas à inter-

rompre la circulation des voitures; elle est, d'ailleurs, souvent imposée par les municipalités aux concessionnaires de distributions électriques.

A Paris, notamment, les canalisations électriques se font toutes sous trottoirs. La Compagnie Popp emploie des tubes de fer de 20 centimètres de diamètre, semblables à ceux au moyen desquels elle effectue ses distributions d'air comprimé, avec puits et trous d*homme réglementaires; ses câbles munis de gaines isolantes, sont posés dans ces tuyaux. La Compagnie Continentale Edison construit des caniveaux en béton aggloméré, d'une épaisseur de 10 centimètres, établis à 15 centimètres sous la surface des trottoirs; ces caniveaux ont 55 centimètres de largeur sur 37 centimètres de hauteur; des traverses de fer, placées, au fond du caniveau, avec un espacement de 2 mètres, et noyées dans le béton, servent à fixer les isolateurs en porcelaine, qui supportent au moyen d'étriers en fer, les câbles conducteurs * ; d'autres isolateurs plus légers, portés par des barres de fer scellées dans les parois latérales des caniveaux, sont spécialement destinés à former les supports des fils pilotes^ permettant de mesurer au besoin les tensions correspondant à divers points de la canalisation. La Société de la Transmission de la Force par F Électricité construit des caniveaux analogues à ceux de la Société Edison; elle emploie également des câbles avec isolateurs en porcelaine. V Usine Municipale des Halles a construit ses caniveaux en ciment; ses conducteurs, munis d'enveloppes isolantes, sont portés par des crochets en fer vitrifié, fixés â des cadres en bois dont le côté supérieur est mobile, tandis que les autres côtés sont encastrés dans le ciment; Tespacement de ces cadres est de 1"',50.

242. Mesure de Tisolation d*un conducteur. — On mesure Tisolation d'un conducteur par la résistance que sa gaine isolante oppose au passage de Télectricité.

L'enveloppe d'un câble conducteur étant généralement imperméable, on peut, pour mesurer son isolation, plonger ce câble dans

' C'est H. Crompton, de Londres, qui a le premier essayé l'emploi des conducteurs nus dans les caniveaux et montré que Ton peut obtenir ainsi de bons résuU lats pour les distributions à basse tension.

Teau d*une cuve en ne laissant émei^er que ses extrémités. Prenons une source d'électricité développant une force électromotrice au moins égale à celle que devra supporter le câble en sei*vice^ en ayant recours suivant les cas soit à une batterie de piles soit à une bobine d^induction ; mettons une des bornes en communir cation avec Tune des extrémités du câble, en ayant soin d'inter* caler un galvanomètre dans le circuit, et relions Tautre borne à Teau de la cuve; le faible courant qui s'établira à travers l'enveloppe isolante, produira, une déviation galvanométrique a pro*portionnelle à son intensité ; nous aurons donc

en désignant par e la force électromotrice de la pile, par r sa résistance, par g la résistance du galvanomètre et des fils du circuit extérieur et par x la résistance de la gaine isolante. Remplaçons ensuite le câble conducteur et la cuve d'eau par un étalon de grande résistance R et mesurons la nouvelle déviation a' ainsi obtenue ; nous aurons

r + g + ïi

nous pourrons alors calculer x par la formule

Un câble conducteur soumis à Tessai que nous venons de décrire se comporte toujours comme un condensateur; un courant de charge s'ajoute au courant de perte et fausserait beaucoup les résultats si la déviation a était mesurée au moment même de la fermeture du circuit; ce courant de charge décroît rapidement, mais les phénomènes de charge résiduelle maintiennent pendant plusieurs minutes un courant plus faible qui nuit encore un peu à la précision du résultat cherché ; on convient, toutefois, pour ne pas avoir trop longtemps à attendre, de mesurer la déviation galvanométrique une minute après la fermeture du circuit*

La résistance d'isolement par kilomètre que Ton exige des

cibles recouverts d*une gaine est en général très élevée. L'Usine Municipale des Halles a, par exemple, exigé pour ses câbles à courants alternatifs, qui ont été fabriqués par les usines Rathier, un isolement de 2 000 mégohms (millions d'ohms) par kilomètre, avec une différence de potentiel de 500 volts, après que ces câbles ont été soumis pendant deux heures à une différence de potentiel alternative de 5 000 volts, double de celle qu'ils sont appelés à supporter pendant leur service; on a exigé en outre que cette résistance de 2 000 mégohms ne subisse pas une diminution de plus de 10 p. 100 après la pose des câbles.

Pour une ligne à conducteur nu, aérienne ou souterraine, c'est Tair ambiant qui forme la gaine isolante; on appelle alors résistance d'isolement de ce conducteur la résistance interposée entre la terre et lui. Cette résistance varie beaucoup avec l'état hygrométrique de l'air et peut tomber à un mégohm par kilomètre s'il se dépose une buée trop épaisse sur les isolateurs en porcelaine.

243. Sections i donner aux conductenni. — Pour déterminer la section droite qu'il convient de donner à un conducteur, il ne faut pas nécessairement prendre comme base la condition de sécurité, qui conduirait à lui donner le minimum de section strictement nécessaire pour éviter une trop grande élévation de température sous le passage du courant. La question d!économie peut conduire à augmenter cette section minimum, afin de diminuer les pertes d'énergie par l'effet joule et â obtenir ainsi une épargne annuelle supérieure à l'intérêt et à l'amortissement de l'excédent de dépense de premier établissement. Voici les formules que Thomson a établies à ce sujet.

Le prix de la canalisation par mètre courant comprend une partie indépendante de la section droite du conducteur, corres* pondant aux travaux de toute nature qui sont nécessaires pour sa mise en place, et une partie proportionnelles sa section droite (o, pour le prix du cuivre et de la gaine isolante, s'il y en a une. Si tious désignons par / la longueur du conducteur, le prix total de canalisation sera .

a et b étant deux constantes à calculer dans chaque cas particu-

lier. En désignant par r le taux ann\iel d^intérét et d*amortissement pour le capital ainsi dépensé, on trouve comme coût annuel de canalisation

(a + tw) /r.

Soit, d'autre part, i Tintensité du courant qui doit passer dans le conducteur, p sa résistance spécifique \tle nombre des secondes pendant lesquelles le courant doit passer annuellement et p le prix que coûte la production d'un watt pendant une seconde. La perte par effet Joule dans le conducteur coûtera annuellement

p — t* tp.

La dépense totale par année, provenant et de la canalisation et de Ténergie électrique dissipée sous forme de chaleur, sera par conséquent

elle est proportionnelle à la longueur du conducteur, comme on aurait pu le voir à priori. Considérons seulement la dépense par mètre courant

c'est elle qu'il importe de rendre minima, puisque la longueur / est une constante. La valeur de co qui rend y minimum satisfait à la relation

le premier membre représente la densité de courant qu'il convient d'adopter et le second membre est une constante dont la valeur est connue ; la valeur correspondante de y, c'est-à-dire la dépense annuelle minimum par mètre courant est

y = (a + 2 6(o) r = ar + 2 1 Vp tp 6r.

' La valeur de cette résistance spécifique, en microhms on millionièmes d'ohm, est d'environ 1,655 à la température de la glace fondante, pour le cuivre usuel

Il arrive assez souvent qu'au lieu de donner Fintensité i du courant, on donne la tension maximum E aux bornes du générateur et la puissance électrique P qui doit être fournie à Textrémité de la ligne ; on a alors Téquation de condition

Ei = -E^ i» + P ,

et la dépense totale par année (pour toute la longueur du conducteur) est

Y = (o + 6w) W + £i i» ip ;

on pourrait éliminer co entre ces deux équations, de manière à exprimer Y au moyen de la seule variable t; on déterminerait celle-ci de manière à rendre Y minimum et on calculerait la valeur correspondante de (o. 11 est à remarquer que la valeur de — qui correspond au minimum de dépense n'est pas, comme dans le cas précédent, indépendante de la longueur / du conducteur.

244. Canalisation i rintérieor des maisons. — Les conduites électriques à l'intérieur des maisons se font le plus souvent au moyen de fils de cuivre isolés posés dans des moulures en bois.

IS Institution of Electrical Engineers de Londres a indiqué, comme mesure de sécurité nécessaire, que la température du fil ne doit pas augmenter de plus de 42 degrés centigrades lorsque ce fil est parcouru par un courant deux fois plus intense que celui qu'il doit normalement recevoir ; cela revient à dire, en d'autres termes, que le courant normal ne doit pas produire une élévation de température supérieure à 10,S degrés centigrades. Les résultats d'expériences faites avec du fil de cuivre dont le diamètre a varié depuis -r- de millimètre jusqu'à 12 millimètres ont conduit à une relation empirique entre le diamètre d du fil en millimètres et l'intensité I du courant en ampères ; cette relation est

elle peut inversement s'écrire aussi sous la forme

Le maximum d'intensité du courant serait par exemple

de l'"'» pour un diamètre de 0~">,38

de o — i»«»,18

de 10 — 2">"»,77

de 50 — 5"«>,08

de 140 — iO»«,10

de 400 — 20"»,30;

la densité de courant diminue à mesure que le diamètre augmente.

Le décret du 15 mai 1888 édicté, par son article 8, les prescriptions que voici :

« A l'intérieur des maisons, les conducteurs sont soumis aux c dispositions suivantes : s'ils ne sont pas recouverts d'une c enveloppe isolante, ils doivent être placés d'une façon bien « apparente, hors de la portée de la main, et posés sur des isoc lateurs ; au passage des toits, planchers, murs et cloisons, ou « dans le voisinage de masses métalliques, ils sont toujours recou- « verts ; ils doivent, en outre, être encastrés dans une matière « dure sur les points où ils sont exposés à des détériorations par c le frottement ou par toute autre cause destructive. Dans les parc ties de leur trajet où ils sont invisibles, ils doivent être disposés c de façon à être à Fabri de toute détérioration ; leur position est « repérée exactement. »

245. Coupe-circuits. — Pour rendre impossible dans un conducteur le passage accidentel d'un courant assez intense pour détériorer son enveloppe isolante ou pour créer un danger d'incendie, on emploie des appareils de sûreté appelés coupe-circuùsy que l'on intercale notamment aux points de jonction de conducteurs de sections inégales.

Le coupe-circuit contient un fil ou une plaque, de plomb ou d'alliage fusible, que Ton fait traverser par le courant et qui entre en fusion lorsque Tintensité atteint une valeur qu'il ne serait pas prudent de lui laissQf dépasser.

La figure 228 représente un coupe-circuit simple avec lame fusible ; la figure 229 représente un coupe-circuit double de branchement avec fils fusibles.

nuire PRATIQUE D'ÉLEcraiaTÉ. 20

On a inventé divers systèmes de coupe-circuits automatiques sans matière fusUiIe dans lesquels la rupture du circuit est produite par l'action d'un électro-aimant.

ng. 3!8. Flff. s».

246. Surveillance de l'isolation. — Les canalisations électriques doivent toujours être surveillées et foire l'objet d'essais périodiques pour vérifier leur isolation.

Divers appareils permettent de rechercher les dérivations à la terre qui pourraient s'établir accidentellement en certains points d'une canalisation. On peut, par exemple, employer un circuit portatif renfermant soit des lampes à incandescence, soit une partie en alliage fusible, et relier ce circuit d'un côté à la terre et de l'autre à un point du réseau ; s'il existe une fuite, ce circuit est fermé et reçoit un courant; et si la fuite est importante, elle se révèle soit par l'allumage des lampes, soit par la fusion de l'alliage. Un autre moyen simple consiste à employer une pile et une sonnerie électrique ; on relie une des homes de cette pile à la terre, et l'autre borne à un point du réseau en intercalant la sonnerie; le circuit n'est fermé et, par conséquent, la sonnerie ne fonctionne que s'il existe une fuite.

On emploie souvent, dans les installations importantes, des avertisseurs permanents. Soient A B et Â' B' deux conducteurs principaux (fig. 230}, pour l'aller et pour le retour du courant; établissons entre ces deux conducteurs une dérivatiou contenant deux petites lampes i incandescence et réunissons le lil de jonction de ces deux lampes & la terre au moyen d'un conducteur ; si une dérivation à la terre se produit sur un des conducteurs, la

lampe correspondante se trouve partiellement shuntée, en sorte que son éclat s'affaiblit ; on complète quelquefois ce dispositif en intercalant sur le fil de terre une sonnerie trembleuse qui entre en fonctionnement lorsqu'une fuite vient à se produire. Après avoir constaté Fexistence d'une perte par la terre, il faut

Fig. 230.

rechercher sa position exacte pour pouvoir la faire disparaître. Cette recherche est parfois longue et difficile, car elle oblige, pour les réseaux maintenus sous tension d'une façon permanente, à isoler successivement les diverses parties (en défaisant les joints de branchement), jusqu'à ce que Ton ait trouvé la partie défectueuse.

247. Parafoudres. — Les lignes aériennes sont exposées à recevoir, par les temps d'orage, des décharges atmosphériques qui peuvent envoyer dans les récepteurs, alimentés par le réseau, des courants très intenses et dangereux pour ces appareils. On évite' ce genre d accident en protégeant par à^^ parafoudres les raccordements des lignes aériennes avec les autres parties du réseau.

Le parafoudre se compose ordinairement de deux plaques métalliques, parfois munies de pointes sur leurs surfaces en regard, séparées entre elles par une mince couche d'air; l'une de ces plaques est reliée au réseau et l'autre à la terré. La haute résistance de la lame d'air s'oppose, en temps normal, à toute déperdition de courant par le circuit du parafoudre ; mais si Id ligne aérienne est foudroyée, la décharge se fait avec étincelle à travers la lame d'air et s'écoule dans le sol.