Machine Marcel Deprez. Machine Trouvé. — Bien que cette

Fig. 367. — Machine Marcel Deprez. (La Lumière électrique.)

machine soit souvent employée comme moteur, elle peut servir à produire des courants d’induction.

C’est une machine magnéto-électrique (fig. 367) dont la bobine est du type des bobines Siemens.

L’inducteur est constitué par un aimant en U et la bobine est placée entre les branches de cet aimant.

Les extrémités du fil de la bobine aboutissent à un commutateur monté sur le même axe, tournant avec elle et permettant d’obtenir le redressement du courant. Celui-ci est recueilli par des balais qui appuient sur deux régions diamétralement opposées du commutateur.

LES ACTIONS MÉCANIQUES ET LES COURANTS

Les balais ne doivent pas avoir la même position suivant que la machine doit transformer du travail mécanique en courant ou inversement. Aussi sont-ils montés sur une pièce mobile que l’on fixe à la position convenable, à l’aide d’une vis de pression.

Cette machine est le plus souvent employée comme moteur et peut rendre des services dans les laboratoires alors qu’il s’agit d’obtenir une puissance assez faible mais constante : elle peut être mise en mouvement par le courant d’une pile. Des poulies de divers diamètres montées sur l’axe de la bobine permettent, à l’aide d’une corde sans fin, de transmettre le mouvement de rotation à un arbre quelconque placé parallèlement à la bobine.

La machine Trouvé, qui sert aussi plus souvent comme moteur, présente d’une manière générale une disposition analogue : seulement le fer doux n’est pas limité latéralement par une surface

Fig. 368. — Principe de la machine Gramme.

cylindrique de révolution autour de l’axe, mais par une surface excentrée afin de prolonger les variations magnétiques lors du passage du fer doux devant les pôles.

490. Machines dynamo-électriques. Machine Gramme. — Tout en reconnaissant à M. Pacinotti le mérite de l’invention première des machines d’induction à courants continus, il faut reconnaître que le système qu’il avait construit est resté ignoré et sans application, et que c’est l’anneau de la machine Gramme qui a servi de modèle à de nombreux systèmes de machines d’induction.

Nous avons déjà décrit cet anneau, composé d’un noyau de fil de fer doux présentant la forme annulaire et autour duquel est enroulé un fil isolé qui recouvre tout le noyau mais qui est divisé en sections distinctes : les fils de deux sections voisines sont réunis ensemble d’une part, ce qui assure la continuité du circuit, mais de plus les points de jonction de ces divers fils sont reliés à autant de

TRAITÉ D’ÉLECTRICITE.

lames métalliques fixées dans un cylindre isolant et constituant le collecteur sur la surface duquel s’appuient deux balais.

Par la rotation de l’anneau autour autour de son axe dans un champ magnétique, des courants induits prendront naissance dans le fil qui entoure l’anneau, ces courants étant de sens contraire de part et d’autre de chaque ligne de commutation; on sait que, si les balais s’appuient sur les collecteurs au niveau de ces lignes ou plutôt à quelque distance, comme nous l’avons dit (483), le fil qui réunira les balais sera traversé par un courant de sens invariable. Nous avons décrit une machine magnéto-électrique basée sur ce

Fig. 3G9. — Machine Gramme, type normal.

principe, il nous reste à signaler les appareils dynamo-électriques qui ont le même point de départ.

Le type dit machine A est un des plus employés ; il n’y a rien de particulier à dire sur l’anneau ni sur les balais trotteurs : le champ magnétique est obtenu par l’emploi de deux bobines rectilignes horizontales (fig. 368, 369, 370) reliées à leurs extrémités par les pièces du bâti en fer et en fonte qui constituent les culasses deux électro-aimants : chaque bobine est composée, en effet, de deux parties sur lesquelles l’enroulement du fil a lieu en sens inverse de manière à faire naître au milieu un point conséquent : les deux

LES ACTIONS MÉCANIQUES ET LES COURANTS

points conséquents sont de polarité opposée, de telle sorte que l’ensemble est le même que si l’on avait deux électro-aimants ordinaires à deux branches placés en face l’un de l’autre et réunis par les pôles de même nom. Chacun de ces pôles conséquents est muni d’une pièce polaire s’élargissant en forme de demi-cylindre ils constituent ensemble une cavité dans laquelle tourne l’anneau dont l’axe

Fig. 370. — Machine Gramme à électro-aimant plat.

est porté par des coussinets maintenus dans les flasques du bâti (fig. 369 et 370).

Les conducteurs qui entourent les électro-aimants sont placés dans le circuit même du courant : les fils des bobines et de l’anneau ont des dimensions variables, suivant l’usage auquel la machine est destinée.

Dans un autre modèle, la carcasse en fon!e forme une sorte de

cadre dans lequel sont placés verticalement l’un au-dessus de l’autre deux électro-aimants rectilignes dont les extrémités en regard qui constituent des pôles de nom contraire sont, munies de pièces polaires épanouies entre lesquelles, comme précédemment, tourne l’anneau qui présente la disposition ordinaire.

La machine dite type de 1885 présente une disposition analogue avec deux ou quatre électro-aimants, la forme est très ramassée, très rustique; les noyaux des électro-aimants sont venus de fonte avec le bâti.

La machine octogonale présente une disposition générale analogue : il y a huit électro-aimants à noyaux de fer doux fixés au bâti par une extrémité, deux pièces voisines ayant des polarités différentes ; il y a dès lors quatre lignes de commutation. L’anneau et le collecteur ne présentent rien de spécial, il y a nécessairement quatre balais. Cette machine, ainsi que la suivante, est plus spécialement employée pour les applications mécaniques.

La machine dite cylindrique est formée de deux flasques circulaires, Tune pleine en fonte, l’autre annulaire en bronze entre lesquelles sont fixées deux électro-aimants ayant une section droite demi-circulaire et qui placés à côté l’un de l’autre donnent à l’appareil la forme cylindrique ; l’axe de rotation est parallèle aux électro-aimants et l’anneau tourne dans l’espace laissé libre à l’extrémité polaire, c’est-à-dire dans le vide de la flasque de bronze.

Dans un nouveau modèle dit à type supérieur, les inducteurs massifs sont à la partie inférieure et sont terminés supérieurement par deux longues pièces polaires laissant entre elles un espace cylindrique dans lequel tourne l’anneau qui, plus large que dans les modèles primitifs, se rapproche de la forme d’une bobine (fig. 371).

Enfin, dans un modèle à grand débit, M. Gramme emploie des séries de couples d’électro-aimants analogues à ceux de la machine d’atelier, mais placés verticalement; les extrémités d’un même côté sont réunies par un plateau de fonte : on réunit ainsi 3, 4, et jusqu’à 7 couples d’électro-aimants que l’on place parallèlement. L’anneau subit ici une modification importante : il doit en effet s’allonger notablement : le circuit induit est constitué non par un fil, mais par une série de lames de cuivre isolées les unes des autres, placées intérieurement et extérieurement au noyau de fil de fer qui a la forme d’un cylindre annulaire très allongé ; chaque lame intérieure est reliée à ses deux extrémités à la lame extérieure correspondante et se prolonge au delà pour former directement le collecteur; il y a quatre balais, deux à chaque extrémité.

LES ACTIONS MÉCANIQUES ET LES COURANTS. 183

Les électro-aimants sont montés en dérivation sur l’armature.

La résistance intérieure de l’induit est de 0ol,m,008 et à la vitesse de 1000 tours par minute la machine pourra fournir un courant de 280 ampères avec une différence de potentiel de 100 volts,

491. Machine Siemens. — Les machines Siemens à bobine à double T donnent bien des courants redressés, mais qui ne peuvent être considérés comme continus; pour obtenir cette propriété, il faut multiplier les parties élémentaires qui, prises isolément, sont susceptibles de donner un courant; chaque courant élémentaire

Fig. 371. — Machine Gramme, type supérieur.

commence à son tour, passe par un maximum, puis décroît et on réunit à chaque instant un certain nombre de ces courants élémentaires qui se trouvent en des phases différentes; la résultante de leurs actions s’approchera d’autant plus de la constance que le nombre des actions sera plus plus grand.

Imaginons un cylindre à la surface duquel sont tendus un certain nombre de fds de cuivre également distants; il est possible de les réunir entre eux deux à deux et avec un collecteur du genre du collecteur de la machine Gramme, de manière à produire cette addition

traite D'Electricité.

de courants élémentaires. Il existe plusieurs solutions du problème : le type employé actuellement dans les bobines Siemens a été combiné par M. von Hefner Alteneck; la question a été étudiée en détail par M. A. Bréguet.

Les lignes de commutation qui sont au nombre de deux dans les appareils Siemens (soit un diamètre de commutation) divisent l’espace en deux parties telles que, par suite de la rotation, tous les conducteurs qui sont d’un même côté de ce diamètre sont parcourus par des courants de même sens et que tous les conducteurs qui sont de l’autre côté sont parcourus par des courants dans un sens contraire ; il faut relier ces conducteurs deux à deux de telle sorte que les effets soit concordants dans toutes les parties du circuit ainsi constitué, par rapport au circuit extérieur. Le problème est absolument analogue à la question générale que nous avons traitée (464), en remplaçant seulement les bobines par des fils rectilignes et le

sens du courant autour de la bobine par le sens du courant compté parallèlement à l’axe (fig. 372) ; aussi la solution est la même et il suffit d’établir entre les diverses génératrices des connexions analogues à celles indiquées sur la figure ; ces connexions s’établissent tantôt à l’une et tantôt à l’autre base du cylindre, ou plutôt, en réalité, on enroule un fil suivant le tracé déterminé à l’avance. Les communications avec le circuit extérieur se font à l’aide d’un collecteur et de frotteurs tout à fait semblables à ceux que nous avons décrits pour la machine Gramme.

Dans cette bobine induite les fils placés le long du cylindre sont tous actifs et il n’y a que les parties qui établissent les liaisons sur les deux bases qui ne sont pas le siège d’une force électro-motrice due à l’induction; à cet égard, la partie utile des fils est en plus grande proportion que dans l’anneau de la machine Gramme où les fils qui sont à l’intérieur de l’anneau sont sans action.

LES ACTIONS MÉCANIQUES ET LES COURANTS

Dans les bobines des machines Siemens, le plus souvent chacune des parties que nous avons supposée être constituée par un seul fil est constituée par plusieurs tours successifs du même fil; dans d’autres cas où on cherche à diminuer la résistance de l’induit on établit parallèlement plusieurs fils que l’on réunit à leurs extrémités pour former un conducteur unique. Enfin dans quelques cas les fils sont remplacés par de véritables barres de cuivre placées à côté l’une de l’autre, mais séparées par un certain intervalle, ce qui assure une ventilation énergique et s’oppose à réchauffement.

Les machines Siemens qui se présentent sous des formes très variées comme détail se rapportent à deux grands types : machines à inducteurs horizontaux, machines à inducteurs verticaux. Les inducteurs ont le plus souvent une forme caractéristique (fig. 373 et 374); ils sont constitués par une série de barreaux de fer forgé à sections

Fig, 373. — Principe de la machine dynamo-électrique de Siemens.

rectangulaires et cintrés en leur milieu ; ces barreaux sont placés à côté les uns des autres, et la partie rectiligne à chaque extrémité est recouverte par la bobine inductrice ; l’enroulement est tel qu’il se produit un point conséquent sur la partie cintrée. Deux électroaimants semblables sont placés parallèlements en regard de manière que les points conséquents sont de polarité opposée; la bobine tourne dans la partie cylindrique existant entre les parties cintrées en regard.

Dans certains modèles récents, la forme des électro-aimants a été modifiée, les noyaux des électro- aimants ont un poids relativement plus considérable: mais les pièces polaires n’ont pas subi un accroissement correspondant.

La répartition du courant entre les inducteurs et le circuit extérieur a varié suivant les modèles et ne présente encore rien de fixe;

dans les dernières machines construites, les communications des diverses parties ne sont pas établies d’une manière définitive et on peut coupler à volonté les divers éléments suivant le travail que la machine a à effectuer.

493. Machine Edison. — Les machines Edison se rattachent à la disposition générale des machines Siemens ; dans un des types les plus répandus il y a deux bobines verticales de grande longueur réunies à leur partie supérieure par une culasse massive, les pôles situés à l’extrémité inférieure sont munis de pièces polaires entre lesquelles tourne la bobine induite. Dans quelques modèles il y a plusieurs rangées parallèles de bobines, ce qui oblige à allonger la

Fig. 374. — Machine dynamo-électrique Siemens.

bobine induite; quelquefois les électro-aimants ont été placés horizontalement.

Une disposition plus récente qui constitue la machine Edison- Hopkinson supprime les électro-aimants multiples, les courants passant dans les parties voisines de deux bobines consécutives ont l’inconvénient de se contrarier dans leurs effets; cet inconvénient disparaît par l’emploi d’une bobine unique pour chaque branche de l’électro-aimant cette bobine ayant une section rectangulaire de grandes dimensions; les fils qui recouvrent les bobines sont de section carrée; grâce à cette forme, dans un espace donné on peut en introduire une plus grande quantité (fig. 375).

Ce qui caractérise essentiellement les machines Edison, c’est la

LES ACTIONS MÉCANIQUES ET LES COURANTS

j -, MiP iPDOse sur le même principe geneial que la bobine » dont elle diffère cependant dans la construction.

Fig. 375- — Machine Edison-Hopkinson.

traité d’électricité.

priétés générales que nous avons indiquées. Mais d’une part ces généiatrices sont, non des fils, mais des barres métalliques, et, d’autre part, leur groupement n’est pas fait suivant la même’loi;

Fig1. 376. — Principe des bobines Edison.

notamment le nombre de couples de génératrices est impair au lieu d être pair, par exemple il y a dix ou quatorze génératrices, ce qui correspond à cinq ou sept lames au collecteur ; les connexions sont établies entre les génératrices conformément au type I que nous avons décrit plus haut (fig. 376). Le nombre effectif des génératrices est très grand, en général ; dans un modèle, il était de 98.

Fig. 376 bis. — Bobins Edison.

Les connexions entre les génératrices diverses se font aussi d’une manière spéciale: il y a à chaque extrémité de la bobine des disques métalliques isolés les uns des autres et en nombre égal à celui des

LES ACTIONS MÉCANIQUES ET LES COURANTS

couples de génératrices. Chaque disque porte sur son bord deux saillies sur lesquelles viennent s’appuyer les extrémités des deux génératrices correspondantes qui sont ainsi reliées par le disque; la position de ces saillies a érté déterminée à l’avance d’après le groupement choisi pour ces génératrices. A l’une des extrémités les

Fig*. 377. — Machine Wilde. [La Lumière électrique.)

génératrices se prolongent et constituent les lames du collecteur.

493. Machines a excitatrices. Machines Wilde et Ladd. — Comme nous l’avons indiqué d’une manière générale, le champ magnétique dans lequel se déplace l’induit peut être produit par des électroaimants animés par une machine spéciale, une excitatrice; cette

excitatrice peut être elle-même une machine magnéto-électrique ou une machine dynamo-électrique.

Comme modèle du premier type nous indiquerons la machine de Wilde (1867) dans laquelle pour la première fois le champ magnétique fut produit par un électro-aimant (fig. 377).

L’excitatrice était une machine Siemens magnéto-électrique ; elle était placée au-dessus de la machine principale qui était plus grande, et avait une disposition analogue, sauf que les aimants étaient remplacés par des électro-aimants dans les fils desquels était envoyé le courant produit dans la bohine de l’excitatrice, courant redressé par la disposition que nous avons indiquée précédemment.

La bobine qui tourne entre les pôles de l’électro-aimant est semblable absolument à celle de l’excitatrice mais de dimensions plus grandes; son mouvement derotation est plus rapide. Le courant qui y est produit est recueilli et envoyé dans le circuit extérieur à l’aide d'un redresseur analogue à celui de l’excitatrice; si l’on voulait des courantsalternatifs, il suffirait déterminer le fil de cette bobine à deux bagues métalliques isolées sur lesquelles appuieraient des frotteurs.

Le premier modèle de machine dans lequel l’excitatrice était une machine dvnamo-électrique est dû à Ladd (1867). Cet appareil comprend deux électro-aimants rectilignes B à section très aplatie, placés parallèlement de manière que les pôles de noms contraires sont en regard (fig. 378). Les noyaux sont munis de pièces polaires à leurs deux extrémités, pièces polaires creusées de cavités demi-cylindriques dans lesquelles tournent des bobines Siemens de dimensions différentes; l’une des bobines est reliée au circuit des électroaimants qui sont aimantés par le passage du courant qu’elle envoie et qui est redressé; les fds de l’autre bobine sont reliés à un redresseur dont les frotteurs aboutissent à des bornes où l’on fixe les extrémités du circuit extérieur.

Cette disposition a été modifiée à plusieurs reprises, il n’y a pas lieu d’insister, les modèles n’ayant jamais reçu des applications étendues.

M. Gramme a construit des machines à excitatrice, elles se composaient de plusieurs couples d’électro-aimants à chacun desquels correspondait un anneau ; le courant produit par l’un d’eux servait seulement à exciter les électro-aimants, les autres anneaux fournissaient le courant au circuit extérieur.

49L Machines a courants alternatifs. Machines Wilde, Siemens. — Parmi les machines à courant alternatif, quelques-unes, celles de

LES ACTIONS MÉCANIQUES ET LES COURANTS

Wilde, de Siemens, de Gordon présentent une certaine analogie avec la machine de l’Alliance; des bobines sont fixées parallèlement à l’axe de rotation à la périphérie d’un plateau perpendiculaire à cet axe et tournant entre deux rangées circulaires de bobines montées sur des flasques fixes.

Dans la machine de Wilde et dans celle de Siemens les bobines fixes sont les inducteurs ; l’enroulement y est tel que les pôles voisins et opposés sont de noms contraires, le nombre des bobines mobiles est égal à celui des bobines fixes; pour que les actions qui se produisent au même instant dans toutes les bobines mobiles soient con-

Fig. 378. — Machine Ladd. (La Lumière électrique.)

courantes, l’enroulement du fil change de sens d’une bobine à l’autre, le fil forme un circuit dans lequel agissent à chaque instant des forces électro-motrices alternant de sens. Les extrémités de ce circuit sont reliées à des bagues métalliques isolées portées par l’axe de rotation et contre lesquelles appuient des frotteurs à ressort où viennent s’attacher les extrémités du circuit extérieur.

Dans la machine de Siemens (fig. 379), les électro-aimants inducteurs sont animés par le courant produit par une excitatrice à courant continu. Dans la machine de Wilde, qui n’est plus employée d’ailleurs, une partie des bobines mobiles formait un circuit spécial

qui aboutissait sur l’axe de rotation à un commutateur redresseur et le courant qu’elles produisaient ainsi était dirigé dans les électroaimants inducteurs. C’était à proprement parler une machine autoexcitatrice.

Les bobines induite de la machine Siemens n’ont pas de noyaux en fer pour éviter réchauffement ou au moins pour le diminuer.

495. Machines Ferranti, Gordon. — La machine Ferranti ne diffère de la machine Siemens au fond que parce que les bobines

Fig. 379. — Machine Siemens à courants alternatifs. (La Lumière électrique.)

induites à enroulement contraire sont remplacées par un circuit sinueux (fig. 380) ; l’action générale est la même d’ailleurs.

Dans la machine Gordon le système des induits est fixe et le système des inducteurs est mobile; le nombre des bobines induites est double de celui des inducteurs; pour diminuer faction latérale des bobines voisines, les bobines induites sont réunies en deux circuits comprenant l’un toutes les bobines du rang pair, l’autre toutes les bobines de rang impair.

Ajoutons que le modèle qui a été construit avecbeaucoup de soin

LES ACTIONS MÉCANIQUES ET LES COURANTS

dans les dispositions des diverses parties pour éviter les actions nuisibles est de très grandes dimensions.

496. Machine Lontin. — La machine Lontin mérite d’être signalée à cause de la disposition rayonnée que présentent les bobines.

Les bobines inductrices sont fixés radialement sur un axe horizontal, elles reçoivent un courant continu fourni par une excitatrice quelconque: leur pôles voisins sont alternés. Les bobines induites sont fixées radialement aussi à l’intérieur d’un bâti circulaire fixe entourant la partie mobile.

Le courant inducteur est amené aux bobines mobiles par un dispositif analogue au collecteur des machines Gramme, l’effet étant

Fi". 380. — Détails de la machine Ferranti. (La Lumière électrique.)

évidemment le même. Quant aux bobines induites on peut les réunir à volonté en un ou en plusieurs circuits distincts.

497. Machine Gramme a courants alternatifs. — La machine Gramme à courants alternatifs comprend un anneau analogue à ceux que nous avons déjà décrits, mais fixe et de grandes dimensions ; les inducteurs sont des bobines fixées radialement sur l’axe de rotation et tournant à l’intérieur de l’anneau : elles sont terminées dans le voisinage de l’anneau par des pièces polaires épanouies et les fils qui les recouvrent sont reliés de telle sorte que lorsqu’ils sont parcourus par un courant les pièces voisines ont des pôles de nom contraire ; le passage successif des divers inducteurs produit donc dans chaque section de l’anneau des courants alternés.

Les diverses sections de l’anneau constituent autant de groupes qu’il y a d’inducteurs, les sections correspondantes des divers groupes sont donc à chaque instant placées de la même façon par rapport aux inducteurs voisins ; on peut alors réunir en un même circuit

GARIEL. h. 13

toutes ces sections correspondantes en établissant les communication, pour que les actions soient concordantes; il sera loisible d’utiliser l’action de chacun de ces groupes pour actionner un cir-

fcîa

cuit particulier ou de réunir leur action en les assemblant en série ou parallèlement.

Les électro-aimants inducteurs sont animés par le courant d’une machine excitatrice à courant continu dont les pôles sont reliés à des frottoirs appuyant sur deux couronnes métalliques isolées montées sur l’axe de rotation et reliées respectivement aux deux

LES ACTIONS MÉCANIQUES ET LES COURANTS. 195

extrémités du circuit que forment les fils entourant les inducteurs.

M. Gramme a construit un modèle dit machine auto-excitatrice à courants alternatifs qui comprend les mêmes éléments essentiels: une machine excitatrice et une machine génératrice. Ici la machine excitatrice est constituée par un anneau Gramme ordinaire tournant entre quatre électro-aimants inducteurs placés radialement à angle droit (fig. 381) : la machine génératrice est analogue à la machine Gramme à courants alternatifs; l’anneau de l’excitatrice est monté sur le même arbre que les inducteurs de la génératrice, ce qui simplifie la transmission.. Le courant fourni par l’anneau de l’excitatrice est envoyé dans les inducteurs, mais entre ces deux organes

il traverse une résistance que l’on peut faire varier et qui sert à obtenir le réglage du courant.

498. Machine Brusii. — La machine Brush ne rentre pas dans les types que nous avons indiqué précédemment: sous la forme sous laquelle on la rencontre ordinairement on peut dire que c’est une machine composée de plusieurs machines simples convenablement accouplées. Etudions d’abord une de ces machines simples (fig. 382) ; elle est en réalité constituée par la réunion des deux machines Clarke à courants redressés, calées à angle droit sur le même axe, de telle sorte qu’il y a deux paires de bobines Bj B 3 , B 2 B 4 et deux redresseurs, mais, et c’est là l’originalité du système, il n’y a que deux frottoirs F et F', chaque frottoir étant ^disposé de manière à

appuyer à la fois sur les deux redresseurs. Une autre différence qui ne change rien d’ailleurs au fonctionnement de la machine c’est que le champ magnétique est produit non par un aimant permanent, mais par un électro-aimant qui est monté en série avec le circuit extérieur, c’est-à-dire que le 'courant partant d’un frottoir traverse les électro-aimants, puis le circuit extérieur pour revenir à l’autre frottoir.

On comprend aisément le fonctionnement de l’appareil puisque le circuit est traversé par un courant résultant de l’action simultanée de deux machines de Clarke ; il n’y a d’ailleurs jamais interruption dans le courant puisque quand les frottoirs se trouvent sur la partie non conductrice de l’un des redresseurs, ils appuient sur les parties métalliques de l’autre redresseur ; à cet instant, l’une des paires de bobines passe au diamètre de commutation et se trouve

alors mise hors circuit, mais l’autre se trouve dans la région où l’action est maxima et envoie le courant dans le circuit extérieur. Pour les autres positions, les deux paires de bobines agissent ensemble comme montées parallèlement (ou en quantité).

Concevons maintenant deux machines identiques (fig. 383) montées en série avec le circuit extérieur et tournant de telle façon que lorsque dans la première une paire de bobines passera au diamètre de commutation, les bobines de l’autre seront inclinées de 45° sur ce diamètre. On voit immédiatement que pour une position quelconque les quatre paires de bobines produisent des effets concordants, mais que chaque fois qu’une paire de bobines passe au diamètre de commutation, elle est, pour un instant, mise hors circuit, le courant continuant à être produit par l’action simultanée des trois autres.

LÉS ACTIONS MÉCANIQUES ET LES COURANTS

En réalité, les deux machines sont rassemblées, il existe dans un même plan quatre paires de bobines à 45° de distance les unes des autres tournant autour du même axe et dans un champ magnétique produit par le même électro-aimant (figs. 384 et 385); mais il existe effectivement deux redresseurs distincts dont chacun est double et est relié aux bobines comme il le serait si les machines étaient entièrement distinctes; les deux commutateurs sont reliés entre eux d’une part et, d’autre part, avec le circuit extérieur comprenant l’électro-aimant de la même façon que l’indique la figure schématique (fig. 384).

On conçoit qu’il serait possible de coupler un plus grand nombre de machines élémentaires, trois par exemple, en les réunissant également sur le même axe; les bobines seraient alors distantes de 30° les unes des autres, les six couples seraient en action concor-

dante pour une position quelconque, mais il y en aurait seulement cinq quand un des couples passerait au diamètre de commutation. On pourrait même augmenter le nombre au delà de douze bobines, mais il n’a pas été dépassé en réalité.

La machine Brush se compose d’un anneau de fonte sur lequel est enroulé le fil qui constitue, suivant les cas, 8 ou 12 bobines distinctes : cet anneau mobile autour d’un axe horizontal tourne entre les pôles de deux électro-aimants placés en regard, les pôles étant alternés pour produire des effets concourants sur la bobine passant entre eux.

Il existe sur l’axe 4 ou 6 commutateurs redresseurs (suivant qu’il y a 8 ou 12 bobines) groupés de manière à former 2 ou 3 couples sur chacun desquels deux balais frottent sur toute la largeur. Dans le but d’éviter les variations brusques de résistance au contact des balais, les commutateurs présentent une disposition spéciale, mais

qui ne change rien à l’explication que nous avons donnée de leur fonctionnement. Chaque bobine est reliée d’une part à la bobine

diamétralement opposée et d’autre part à l’une des lames du commutateur.

Nous avons supposé les machines élémentaires groupées en série et les électro-aimants placés également en série avec le circuit exté-

LES ACTIONS MÉCANIQUES ET LES COURANTS

rieur. Mais d’autres dispositions pourraient être adoptées ; c’est ainsi que les machines élémentaires pourraient être réunies parallèlement (en quantité), et non en série; — que les électro-aimants inducteurs pourraient recevoir directement le courant d’une excitatrice, etc.; mais cela ne touche en rien au principe du système.

499. Applications des électro-aimants. — Les courants agissent sur les courants par attraction et par répulsion, directement; directement aussi ils agissent sur les aimants ou subissent l’action des aimants ; enfin sous la forme d’électro-aimants 'ils exercent des actions sur le fer doux. Ces propriétés mécaniques ont reçu de nombreuses applications : nous ne nous occuperons ici que des actions qui correspondent à une action mécanique d’une certaine importance.

Nous nous occuperons d’abord des appareils dans lesquels on utilise la force d’attraction des électro-aimants.

On ne connaît pas d’une manière absolue les lois qui président aux actions produites par les électro-aimants : il semble prouvé cependant que le moment magnétique, toutes choses égales d’ailleurs, est proportionnel au nombre de tours de l’hélice magnétisante et à l’intensité du courant; et que la force attractive exercée sur un fer doux est proportionnelle au carré des mêmes quantités. On connaît moins bien l’influence des dimensions du noyau.

Bien que l’on puisse utiliser des solénoïdes sans noyau de fer doux, en général, on emploie des bobines à noyau de fer doux, de manière à obtenir un champ magnétique plus intense.

Les attractions exercées varient rapidement avec la distance, décroissant quand celle-ci augmente de telle sorte que, autant que possible, il faut chercher à utiliser des actions au contact ou à très petite distance.

500. Des électro-trieuses. — L’attraction exercée par les électro-aimants a été utilisée dans quelques cas pour séparer les poussières de métaux magnétiques ou de substances magnétiques quelconques mélangées avec d’autres substances. Il suffit de faire passer le mélange sur les électro-aimants, ou seulement à une faible distance, pour que la séparation s’effectue, les substances magnétiques étant attirées par les pôles des électro-aimants.

Il existe divers systèmes fort simples et sur lesquels il suffit de donner quelques renseignements généraux.

Dans certains appareils, tel que celui de M. Chenot, les électroaimants se déplacent, tournant, par exemple, autour d’un axe; ils reçoivent le courant et sont actifs pour les positions où ils se

trouvent en contact avec les mélanges de poussières et entraînent alors les matières magnétiques; mais dans la seconde partie de la rotation, ils ne reçoivent plus de courant, cessent d’être aimantés, et laissent tomber dans un réservoir spécial les particules qu’ils avaient entraînées.

Dans les systèmes de M. Vavin et de M. Siemens, les électro-aimants

Fig. 386. — Séparateur magnétique d'Edison. (La Lumière électrique.)

agissent d’une manière continue, mais les particules magnétiques sont détachées et entraînées à l’aide de brosses tournantes ou de râcloirs spéciaux.

Le séparateur magnétique de M. Edison (fig. 386) est autrement disposé : le mélange de poussières s’écoule d’une trémie en une

LES ACTIONS MÉCANIQUES ET LES COURANTS

mince lame verticale qui passe dans le voisinage de puissants électro-aimants; les particules magnétiques, sans venir jusqu’au contact des électro-aimants, sont déviées de leur direction et forment une seconde nappe qui continue à tomber, mais en restant à une certaine distance du reste des poussières qui ont continué à descendre verticalement, de telle sorte que, à la partie inférieure, on les recueille facilement dans deux réservoirs distincts.

501. — L’attraction magnétique exercée par les électro-aimants a été appliquée à l’épuration de la pâte à porcelaine, chez MM. Pillivuyt et Cie, par exemple. L’appareil est d?ailleurs fort simple. Il consiste en un électro-aimant dont les deux pôles sont en regard, de manière à circonscrire un champ magnétique très puissant comme dans l’appareil de Faraday. Une boîte étanche enveloppe ce champ magnétique ; elle est ouverte à la partie supérieure et présente sur sa base inférieure l’extrémité du tuyau d’écoulement. La pâte à porcelaine très liquide arrive par en haut, rencontre des plans inclinés qui la dirigent vers les pôles; les parties magnétiques sont retenues et le reste, eau et pâte à porcelaine se rend par le tuyau d’écoulement aux bassins de décantation. Cette épuration ne ralentit en rien le travail, la pâte ne faisant que traverser le champ magnétique et ne demandant aucune manœuvre spéciale.

Lorsque l’on veut débarrasser les électro-aimants des résidus qui y sont attachés, on les met hors circuit ou au moins en court circuit, ce qui annule presque leur magnétisme et on projette sur les pôles un courant d’eau qui entraîne les parcelles de matière ferrugineuse.

On a évalué à 7 ou 8 kilogrammes le poids de ces parcelles pour 100 000 kilogrammes de pâte. Chacune de ces particules, qui paraissent constituées par du silicate de fer, aurait produit une tache.

502. Moteurs électriques. Freins électriques. — L’attraction produite par les électro-aimants a été utilisée dans quelques autres circonstances, mais sans que jusqu’à présent les résultats aient été absolument satisfaisants.

C’est ainsi que nous signalerons les premiers moteurs électriques qui fonctionnaient sous l’influence de courants, comme l’appareil de Jacobi, comme celui de Froment. Mais il y avait des conditions défavorables et il n’y a pas à insister, ces moteurs étant remplacés avantageusement maintenant par des machines d’induction de formes diverses servant comme réceptrices comme nous le dirons plus loin.

Les électro-aimants sont également utilisés, pour l’attraction

énergique qu’ils peuvent produire, dans les freins électriques, parmi lesquels nous signalerons le frein Achard dont nous indiquerons seulement le principe.

A côté d’un essieu d’un wagon et placé parallèlement se trouve un arbre sur lequel est monté à frottement doux un cylindre, portant un électro-aimant dont les pièces polaires débordant la bobine sont au contact de l’essieu par leur surface latérale, ou au moins à une très petite distance. Sur les manchons sont fixées les extrémités de chaînes qui commandent le frein proprement dit. Tant que le courant ne passe pas, l’essieu tourne à côté de l’ électro-aimant, sans qu’il y ait entraînement; mais sitôt qu’on envoie le courant, il y a adhérence entre l’e ssieu etPélectro-aimant; celui-ci est entraîné par la rotation de l’essieu, ainsi que les manchons dont il est solidaire ; les chaînes s’enroulent, le frein se serre.

Cet appareil présente certainement une grande rapidité d’action et sa mise en fonction est simple; mais il est brusque, d’une manière générale, et produit le calage plutôt que le serrage qui est plus avantageux dans la pratique. Aussi son emploi ne paraît pas se généraliser et il n’est pas sorti encore de la période expérimentale.

503. Indicateur magnétique de vitesse. — Cet appareil imaginé par M. Marcel Deprez (1881) et destiné à mesurer la vitesse des mouvements rapides de rotation repose sur la production des courants de Foucault et reproduit sous une forme spéciale l’expérience classique d’Arago.

Il se compose d’un aimant en U (fig. 387) tournant autour d’un axe parallèle à sa longueur ; cet axe qui repose à ses extrémités sur deux coussinets est creux. Entre les branches de l’aimant A est placé un cylindre creux de cuivre qui se prolonge par deux couteaux E, F ; ceux-ci passant à travers l’axe creux de l’aimant vont reposer sur des supports; sur l’un de ces couteaux est fixée une longue aiguille BI qui se déplace devant un arc divisé.

Lorsque l’aimant tourne rapidement, des courants naissent dans le cylindre qui est entraîné dans le sens de la rotation de l’aimant et qui tend à tourner également; mais un contrepoids II placé au-dessous de l’axe, et dont la position doit varier avec la sensibilité qu’on veut donner à l’appareil, s’oppose au mouvement continu et maintient le cylindre à une position fixe qui correspond à la vitesse de l’aimant. Pour augmenter l’effet en concentrant les lignes de force, le cylindre creux de cuivre contient un noyau de fer doux.

Dans cet appareil, l’effort tangentiel qui entraîne le cylindre de

LES ACTIONS MÉCANIQUES ET LES COURANTS

cuivre est proportionnel à la vitesse de l’aimant; l’action du contrepoids varie comme le sinus de l’angle d’écart, ou, si l’angle est petit, comme l’angle d’écart lui-même, de telle sorte que l’on peut admettre qu’il y a proportionnalité entre ces deux éléments, ce qui permet de graduer aisément l’appareil.

504. — M. Horn a décrit récemment un appareil basé sur le même principe, mais dans lequel les indications sont indépendantes des variations du magnétisme de l’aimant. Il comprend un aimant en U entre les pôles duquel un tube creux en cuivre est mis en rotation rapide par la machine ; à l’intérieur du tube et mobile autour d’un axe horizontal se trouve un fer doux dont la section a la forme

Fig. 337. — Indicateur magnétique de vitesse. {La Lumière électrique .)

d’un double T et qui porte l’aiguille indicatrice. Par la rotation du cylindre de cuivre des courants de Foucault y prennent naissance et le fer doux est entraîné. L’action de l’aimant permanent sur le fer doux est proportionnel au carré de l’intensité du champ magnétique; mais d’autre part l’intensité des courants produits est proportionnel à ce champ et l’aimantation du fer doux également, de telle sorte que l’action du cylindre de cuivre est aussi proportionnelle au carré du champ magnétique. Les variations de celui-ci n’influenceront donc pas la déviation de l’aiguille.

Gomme dans l’appareil de M. Deprez, les déviations sont sensiblement proportionnelles aux vitesses de rotation.