Des commutateurs, redresseurs ou collecteurs. — Si les

Fip. 357. — Bobine Siemens. {La Lumière électrique.)

induits sont fixes et qu'on veuille avoir des courants alternés, il n'y a aucune disposition particulière à prendre; il suffit de réunir au circuit extérieur les extrémités du fil d'une bobine pour avoir ces courants. On peut évidemment avoir ainsi autant de circuits distincts qu'il y a de bobines. En général, d'ailleurs, on n'opère pas ainsi, les bobines sont réunies toutes ensemble de manière à former un circuit unique ou par groupes; dans chaque groupe, d'ailleurs, on peut les réunir en série ou parallèlement, suivant les résultais que l'on veut obtenir ; les conditions sont analogues à ce qui se présente pour les piles. Dans certains modèles, le groupement est fait d'une manière invariable, dans d'autres, les fils de chaque bobine aboutissent à des bornes accessibles aisément et auxquelles on peut attacher des fils de jonction réalisant le groupement que l'on désire.

Si les induits sont mobiles, les liaisons ne peuvent pas être aussi simples puisque les extrémités des fils des bobines sont entraînées dans le mouvement de rotation de celle-ci ; on recueille les couranis

de diverses manières suivant que Ton veut des courants alternés ou des courants redressés.

Si Ton veut des courants alternés, on emploie une disposition analogue à celle que nous avons déjà décrite : deux bagues métalliques sont placées à quelque distance sur un axe isolant (fig. 358) ; Textrémilé du fil fi du circuit induit communique avec Tune des bagues par Taxe du cylindre qui est métallique, tandis que l'autre extrémité 6' communique avec la seconde bague ; on a, d'autre part, deux ressorts qui frottent chacun sur une bague et qui sont reliés métalliquement avec des bornes où aboutissent les extrémités du circuit. Il est clair que toutes les modifications qui se produiront dans les bobines se transmettront sans changement aucun dans le circuit extérieur.

Si Ton veut des courants redressés et que le nombre des bobines soit de deux on emploie une disposition analogue à^c^ilU.4la.la

Fig. 338.

Fig. 359.

machine de Clarke (fig. 359). Les extrémités B, B' du circuit induit aboutissent alors à deux demi-cylindres métalliques plaqués sur un cylindre isolant qui sertd'arbrede rotation, contre lesquels appuient deux ressorts servant de Trotteurs et auxquels aboutissent les extrémités du circuit extérieur. On s'arrange pour que les parties isolantes qui séparent les demi-cylindres touchent les Trotteurs à l'instant où les bobines traversent le diamètre de commutation. On comprend aisément que le sens du courant ne changera pas dans le circuit extérieur, puisque les contacts changeront à l'instant même où changera le sens du courant produit dans les bobines.

Lorsqu'il y a plus de deux bobines, on peut les grouper diversement, comme nous l'avons dit: mais il est possible de les grouper deux à deux et d'établir pour chaque couple un commutateur identique analogue à celui que nous venons de décrire (machine Brush).

482. — S'il y a plusieurs bobines montées en série dans le circuit induit, on ne peut employer cette disposition, car toutes les bobines

166 TKÂITÉ D'ÉLECTRICITÉ.

ne passent pas en même .temps au diamètre de commutation : on fait usage alors d'un collecteur dont on peut prendre pour type le collecteur de la machine Gramme (fig. 360).

Un collecteur de ce genre est constitué par une série de lames conductrices enchâssées dans un cylindre isolant parallèlement aux génératrices ; ces lames sont en nombre égal à celui des bobines et chacune d'elle est reliée aux extrémités des fils de deux bobines voisines, de telle sorte que toutes ces bobines se trouvent dans un même circuit.

En deux points diamétralement opposés, on place deuxfrotteursF, F' auxquels viennent aboutir les extrémités du circuit extérieur qui se trouve ainsi en dérivation sur le circuit des bobines constituant l'induit. Si ces frotleurs sont sur le diamètre de commutation, le

Fiff. 360.

circuit dérivé sera parcouru parle courant le plus intense possible, parce que c'est en ces points que se trouve ïa plus grande différence de potentiel.

Ces Trotteurs sont constitués quelquefois par des lames de ressort pressant sur le cylindre qui constitue le collecteur; mais le plus souvent ce sont des pinceaux, des balais métalliques qui établissent le contact.

Si les Trotteurs ne touchaient le collecteur que sur une très petite étendue, il y aurait interruption dans le circuit lorsqu'une partie isolante viendrait à le rencontrer. Pour éviter qu'il n'en soit ainsi , ils touchent la surface sur une certaine étendue de manière à ce qu'il y ait toujours contact au moins avec une lame métallique ; ils peuvent en toucher deux ou trois, les bobines correspondantes n'agissent pas alors pour produire le courant extérieur. C'est là un inconvénient, mais il est compensé par l'avantage qu'il ne se produit

jamais d'interruption, mais seulement de minimes variations d'intensité.

S'il y avait deux diamètres de commutation, il faudrait installer deux couples de balais; chaque couple pourrait alimenter un circuit distinct, ou bien on pourrait les réunir en série ou parallèlement suivant les cas.

483. — Considérons le cas simple d'une machine constituée par une couple de bobines dont les fils sont reliés entre eux et qui tournent dans un champ magnétique, et supposons que Ton veuille obtenir des courants redressés dans le circuit extérieur qui est mis en relation par des Trotteurs avec les pièces métalliques isolées au nombre de deux auxquelles aboutissent les (ils des bobines : pour plus de simplicité dans les explications, nous supposerons les inducteurs fixes et les induits mobiles, ce qui est le cas le plus ordinaire. Pour que le courant conserve le même sens, il faut évidemment que les contacts changent au moment où les bobines passent devant les lignes de commutation, c'est-à-dire que le même frotteur (par conséquent la même extrémité du circuit extérieur) soit toujours en communication avec celle des bobines qui est d'un côté déterminé de cette ligne de commutation. Si le changement se fait ailleurs que sur la ligne de commutation, pendant le temps que les bobines mettront à aller de cette ligne aux frotteurs le courant circulera, dans le circuit extérieur, en sens contraire du sens qu'il aura dans le reste du parcours des bobines. Le courant que l'on recueille n'est en somme que la moyenne des courants produits aux divers instants à cause de la grande vitesse de rotation, ce courant sera affaibli par cette action inverse.

Dans le cas le plus simple, celui où le champ magnétique est produit par deux pôles seulement, par raison de symétrie, la ligne de commutation théorique doit être parallèle ou perpendiculaire à la ligne des pôles; l'expérience montre que ce n'est pas sur cette direction qu'il faut placer les frotteurs pour obtenir le maximum d'effet, mais qu'il faut les écarter de cette position d'un certain angle pour atteindre ce résultat; cet angle est ce que Ton appelle Vangle de calage des balais, sa valeur, pour une même machine dépend, de la vitesse de rotation.

Ce fait prouve nettement que la ligne de commutation s'est déplacée d'un certain angle, qu'elle n'occupe pas la position déterminée par la théorie. Quelle explication peut-on donner de ce fait?

Quelques auteurs ont fait intervenir les noyaux de fer doux des bobines dont la polarité devrait changer au moment même du pas-

sage & la ligne de commutation, produisant ainsi un effet qui s'ajouterait «^ Taction du champ magnétique ; ils pensent qu'il existe un certain retard à l'aimantation et à la désaimantation, de telle sorte que l'action du noyau ne change pas de sens au moment précis où se produit l'inversion due au champ magnétique. De ce fait résulte une irrégularité dans le champ magnétique, une sorte de torsion des lignes de force qui déplace les points où a lieu le maximum d'action et par suite doit déplacer les points où se produit la commutation. Une autre action doit intenenir, celle que le courant induit produit sur l'aimantation des inducteurs et sur celle des noyaux de fer doux; il y a là une réaction qui doit influer sur la forme et la disposition des lignes de force dans le champ magnétique.

Nous avons raisonné spécialement dans le cas de deux bobines, mais les conséquences sont les mêmes lorsqu'il y a un nombre quelconque de bobines reliées à un collecteur comme dans la machine Gramme. 11 en serait de même aussi s'il y avait plus d'un diamètre de commutation; il faut autant de paires de frottegrs qu'il y a de diamètre de commutation et chaque frotteur doit être calé en avance sur la ligne de commutation correspondante.

Nous avous indiqué qu'il y a un inconvénient à ce que les balais touchent deux lames successives du collecteur; on peut le comprendre aisément, parce qu'au moment où il touche ces deux lames, il y a une bobine qui est mise en court circuit : les deux extrémités du fil sont reliées directement par le balai et la bobine ne concourt pas, ou du moins ne concourt que dans une proportion négligeable à la production du courant dans le circuit extérieur, tandis que toutes les bobines agissent lorsque le balai ne touche qu'une lame du collecteur. Mais cette différence est petite et a d'autant moins d'influence que le nombre des bobines est plus considérable.

Ce contact multiple produit un autre effet ; il constitue, avonsnous dit un court circuit, mais ce circuit se trouve rompu par suite de la rotation du collecteur lorsque l'une des lames quitte le balai. Si celui-ci occupe une position quelconque les deux lames sont à des potentiels différents et il y a une étincelle qui se produit lors de la rupture, étincelle qui présente, entre autres, l'inconvénient de détériorer les contacts; aussi place-t-on les balais de manière à supprimer ces étincelles ou au moins à les réduire autant que possible ; mais il n'arrive pas nécessairement que l'angle de calage que l'on est ainsi conduit à choisir çoit celui qui est caractérisé par la condition que nous avons déterminée précédemment.

Il faut dire qu'il n'existe pas une théorie complète des machines d'induction qui permette de prévoir absolument les meilleurs conditions à réaliser dans un cas donné.

484. Classification des machines d'induction. — Le nombre des machines d'induction qui ont été imaginées et construites est considérable; les divers modèles ne diffèrent d'aillleurs souvent que par des modiûcations dont l'importance théorique est minime. Aussi ne décrirons-nous que les types les plus importants.

Comme nous l'avons dit, on peut classer les machines d'induction de diverses façons suivant le point de vue où l'on se place; nous adopterons ici l'ordre suivant :

I. — Machines dans lesquelles le champ magnétique est produit par des aimants permanents. — Dans cette classe rentrent des machines que nous avons déjà décrites : machines de Pixii, de Clarke, de Gramme (modèle de laboratoire), ce sont les machines magnétoélectriques.

II. — Machines dans lesquelles le champ magnétique est produit par des électro-aimants. — H y a lieu d'établir ici une subdivision, car ces électro-aimants peuvent être excités par une autre machine d'induction, ou bien ils peuvent être excités par un courant fourni par la machine même, comme nous l'avons expliqué. Dans le premier cas on a des machines à excitatrices, et dans le second, des machines dynamo-électriques proprement dites.

Il faut remarquer que cetle distinction n'a pas grande importance, car le mode d'excitation des électro-aimants peut varier pour une même machine avec les connexions que l'on établit et que l'on adopte suivant les conditions dans lesquelles doit fonctionner la machine.

Il peut être plus intéressant de distinguer les machines suivant qu'elles donnent des courants alternés ou des courants redressés ; mais cette distinction n'est pas non plus absolue, car il est plusieurs modèles où l'on peut passer d'une forme à l'autre par un simple changement de commutateur.

Il est utile de remarquer que si les machines d'induction peuvent servir à donner naissance à des courants, elles peuvent réciproquementy au moiiis dans certains cas, être mises en mouvement quand on les fait travefôer par un courant, comme nous le dirons plus loin. Il est quelques types que nous signalerons qui, moyennant de petites modilScations peuvent servir aux deux usages, il en est d'autres qui sont plus spéciales.