Des machines d'induction gomme moteurs. — Lorsqu'une

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machine d'induction est mise en mouvement, il faut fournir du travail mécanique pour que Taction se continue ; c'est la condition de production du courant; si, inversement, on fait passer un courant . dans une machine à courants continus, la machine entre en mouvement et est susceptible de produire un travail mécanique. Dans aucun de ces cas d'ailleurs, et pour diverses raisons, on ne retrouve l'équivalent de ce qui a été fourni, il y a toujours une certaine perte d'énergie, ou, plutôt transformation d'une partie de Ténergie sous une forme autre que travail ou courant.

Si on dispose d'une source assez puissante de courant électrique on pourra l'utiliser pour faire fonctionner une machine d'induction qui servira de moteur pour tel usage que l'on voudra. Cette disposition est principalement employée lorsque la source d'électricité est une machine d'induction, comme nous le dirons spécialement plus loin; mais, dans quelques circonstances, on a pu se servir de piles ou d'accumulateurs comme source d'électricité.

Les machines d'induction à courants continus peuvent, en principe, être utilisées ainsi comme machines motrices ; mais, en réalité, il convient d'adopter quelques dispositions particulières. C'est surtout la position des balais, le calage qu'il faut modifier et nous ne signalerons que ce point.

Théoriquement )es balais devraient être placés à angle droit avec la ligne des pôles (en admettant qu'il n'y ait que deux pôles) c'està-dire à la position théorique du diamètre de commutation; mais cette ligne se déplace par le fait même du fonctionnement de la machine, ainsi que nous l'avons indiqué (483) ; seulement le déplacement de la ligne de commutation se fait en sens contraire suivant que la machine d'induclion agil comme productrice de courants ou comme mue par l'action d'un courant. Lors donc que l'on voudra utiliser une machine de l'une ou de l'autre manière, il conviendra de changer la position des balais; il existe diverses dispositions qui permettent de placer ces balais à la position la plus convenable. Si comme il arrive fréquemment quand la machine sert de moteur, elle doit tourner tantôt dans un sens et tantôt dans l'autre, ce qui s'obtient aisément en renversant le courant, la position des balais doit changer; on a imaginé divers systèmes qui permettent de les faire rapidement passer d'une position à l'autre.

Nous n'avons pas à décrire les machines qui peuvent être utilisées, pour la production du travail mécanique, puisque nous les avons indiquées précédemment et bien que certains modèles soient plus spécialement construits et utilisés comme moteurs, ainsi que

nous Tavons dit, d'ailleurs. Nous allons seulement passer en revue quelques-uns des cas dans lesquels on a pu utiliser avantageusement des machines d'induclion pour produire du travail mécanique.

505. — Dans quelques circonstances très spéciales, on a utilisé comme moteur une machine d'induction animée par une pile; mais, on le sait, le prix de l'électricité fournie par les piles est élevé et ce procédé ne peut servir que dans des cas exceptionnels où la question d'économie n'a pas à intervenir.

C'est ainsi que cette source de courants est quelquefois ulilisée dans les laboratoires pour mettre en mouvement quelques appareils n'exigeant qu'une faible dépense de travail mécanique, mais devant fonctionner avec régularité pendant un temps assez court.

On s'en est servi également dans des expériences relatives à la direction des aérostats : c'est la disposition qui a été adoptée par MM. Tissandier et dans laquelle il s'agissait de communiquer à une hélice un rapide mouvement de rotation. La batterie électrique est une pile au bichromate de potasse disposée de manière à présenter le moindre poids possible ; elle comprend en somme 24 éléments montés en tension, le liquide est employé à la température de 40^. La batterie est disposée de manière à ce qu'on puisse aisément et rapidement faire passer le liquide dans un vase spécial lorsque la pile ne doit pas fonctionner, de manière à éviter la polarisation. Le moteur est une machine Siemens à bobine très longue relativement à son diamètre : elle fait 1800 tours par minute et développe un travail de 100 kilogramme très par seconde; son poids est de 54 kilogrammes seulement.

C'est également une pile qui fut employée pour faire mouvoir Thélice du ballon dirigeable de MM. Renard et Krebs.

On s'est plus souvent servi des accumulateurs pour produire le courant nécessaire ; c'est ce procédé qui a été utilisé à la blanchisserie de M. Duchenne-Fournet par M. Clovis Dupuy où une petite locomotive électrique est utilisée pour faire mouvoir un train qui emporte les toiles que Ton doit étendre sur les prés.

Les accumulateurs sont chargés par une machine qui pendant la nuit sert à l'éclairage ; ils sont réunis au nombre de 60 dans un fourgon placé à la suite de la locomotive. Chaque accumulateur pèse 8 kilogrammes et peut fonctionner pendant deux heures : le poids du fourgon chargé est de 700 kilogrammes.

La locomotive, du poids de 935 kilogrammes, comprend une machine dynamo-électrique Siemens pesant 104 kilogrammes et pouvant développer 200 kilogrammètres par seconde. Gomme tous

â06 TRAITÉ D'ÉLECTRICITÉ.

les appareils destinés à la traction, le système est pourvu d'un changement de marche et d'un rhéostat. Le changement a pour effet de renverser le sens du courant dans la machine motrice et par suite le sens du mouvement de rotation; mais il faut y joindre une disposition qui change les balais récepteurs, le calage devant être modifié suivant que la rotation de la machine a lieu dans l'un ou l'aulre sens.

Le rhéostat introduit ou supprime des résistances accessoires dans le circuit et fait varier, par conséquent, l'intensité du courant, et par suite la puissance de la machine, puissance qui doit changer avec la vitesse que Ton veut atteindre, avec le profil de la voie, palier, pente ou rampe, avec le poids à traîner, etc.

Dans ce cas particulier, le fait que la machine productrice de l'énergie existait et était inutilisée pendant une partie de la journée rendait la disposition avantageuse : il pourrait n'en être pas ainsi s'il fallait installer spécialement et uniquement pour cet effet la machine produisant la charge des accumulateurs. Il n'y a pas de doute qu'il n'y ait possibilité d'opérer ainsi, mais on ne saurait affirmer que, d'une manière générale, il y ait économie. Aussi les expériences que l'on a faites pour faire marcher des omnibus et des tramways à l'aide d'accumulateurs placés sur la voiture, expériences qui ont réussi en tant qu'effets satisfaisants produits au point de vue de l'exploitation, n'ont donné lieu à aucune application industrielle, pratique, probablement à cause du prix de revient trop élevé. On conçoit d'ailleurs que ce système présente l'inconvénient réel d'avoir à transporter un poids mort considérable, celui des accumulateurs.

Le même procédé a été utilisé pour faire mouvoir des bateaux; l'inconvénient du poids mort est moins grand ; mais le système ne se généralise pas et, en tout cas, on ne voit pas qu'il puisse servir à autre chose qu'à quelques constructions de luxe destinées à la navigation de plaisance.

Une application qui paraît plus satisfaisante est celle qu'en a faite M. Gellerat aux rouleaux-cylindreurs pour remplacer la vapeur comme source de travail mécanique. Ici l'appareil doit être lourd, le poids des accumulateurs ne saurait donc être un inconvénient.

506. Application de la réversibilité des machines d^indugtion» — Les machines d'induction sont des transformateurs d'énergie ; lorsqu'on les met en mouvement en leur fournissant du travail mécanique elles donnent naissance à des courants électriques;

mais inversement, si dans une machine à courants continus on vient à faire passer un courant émanant d'une source quelconque, d'une pile par exemple, la machine se mettra en mouvement et sera capable de produire du travail mécanique.

Si donc on met dans un même circuit deux machines d'induction et que l'on mette l'une d'elles en mouvement en lui fournissant du travail mécanique, l'autre se mettra également en mouvement quelle que soit la distance qui sépare les deux machines, et la seconde sera susceptible de produire du travail mécanique. Par l'intermédiaire de l'électricité on aura donc ainsi transmis à une distance quelconque du travail mécanique.

Disons que cette expérience a été réalisée pour la première fois en 1873 à l'Exposition de Vienne par M. Fontaine qui avait accouplé deux machines Gramme; l'une recevait le mouvement d'un moteur à vapeur, l'autre, mue par le courant produit par la première, actionnait une pompe élévatoire.

Depuis, la question a été étudiée par divers savants et constructeurs et, sansinsister,ilfautciterlcsnomsdeM.MarcelDeprez(expériences de Munich, de Vizille, de Paris, 1881), de M. Siemens, etc.

Il est aisé de comprendre les espérances qu'a fait naître l'indication de cette possibilité de transmettre à grande distance, par l'intermédiaire d'un simple conducteur métallique, du travail mécanique. Il ne manque pas de sources inutilisées de travail mécanique, inutilisées parce que l'industrie ne peut s'établir en des points quelconques et que certaines conditions sont nécessaires. C'est ainsi que les chutes d'eau qui existent en grand nombre dans les montagnes fourniraient aisément une immense quantité de travail, mais que les usines, les manufactures où ce travail pourrait être utilisé ne peuvent s'installer dans les montagnes, loin des lieux de consommation, des centres commerciaux, sans communications faciles. Le transport du travail mécanique par l'électricité permet l'utilisation de ces chutes d'eau; on conçoit qu'il suffise d'établir sur place un établissement hydraulique dans lequel des machines d'induction seront mues sous l'action de ces chutes : le courant produit sera transmis à l'usine qui conservera la situation qu'elle occupe actuellement, celle qui est commercialement la meilleur^, et utilisera sous forme de travail mécanique l'énergie que lui apporte le courant.

On comprend que ces transformations, cette transmission ne s'effectuent pas sans perte : ces pertes sont de plusieurs espèces : perte dans la machine génératrice du courant pour la transformation du travail en courant et perte analogue dans la machine réceptrice.

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pour la transformation inverse du courant en travail ; perte provenant de réchauffement des conducteurs par le passage du courant, perle provenant enfin de l'isolement insuffisant des conducteurs qui laissent écouler dans le sol et même dans Tair une partie de rélectricité qui les traverse. On peut donc s'attendre que le rendement, rapport du travail utilisable à l'arrivée au travail employé au départ, s'éloignera notablement de l'unité.

La tendance à peu près générale, au début, fut de s'inquiéter peu de la valeur du rendement ; on espérait utiliser des forces gratuites; le travail moteur ne coûtant rien, quelle que dût être la perte qu'il subirait, le travail utile ne pouvait coûter cher. En réalité la question est loin d'être aussi simple : il faut des installations pour recueillir les forces gratuites, par exemple des roues hydrauliques, des turbines pour utiliser les chutes d'eau, les torrents ; il faut des machines d'induction pour la double transformation de l'énergie, il faut enfin des conducteurs métalliques dont le prix n'est pas négligeable dès que la distance est un peu considérable. Il faut donc de toute nécessité un capital et il y a lieu de calculer l'intérêt et l'amortissement de ce capital. Il y a d'autre part les frais qu'entraînent nécessairement et constamment l'entretien et la surveillance des diverses machines employées. De telle sorte que bien que, en réalité, la force utilisée soit gratuite, le travail recueilli n'en a pas moins un prix qui ne saurait être nul et qui dépend nécessairement du rendement du système. On conçoit donc la nécessité de calculer à l'avance ce rendement, de déterminer les conditions qui peuvent le faire varier et de chercher à le rendre le plus élevé possible. Il y a certainement des conditions dans lesquelles les avantages de la transmission du travail par l'électricité sont tels que ce procédé doive être utilisé quel qu'en soit le prix; mais ce ne sont pas les circonstances qui se présentent ordinairement : dans la pratique, il faut obtenir le travail mécanique au plus bas prix possible.

Nous allons chercher, d'une manière générale, ce que la théorie apprend des conditions dans lesquelles se produit la transmission de l'énergie, sans tenir compte des imperfections des appareils, de telle sorte que nous arriverons ainsi à un maximum de rendement, maximum qui ne sera certainement jamais atteint dans la pratique où l'on ne rencontre pas les conditions de perfection que nous imaginons.

507. Étude générale des conditions de la transmission de l'énergie par le gourant. — Soit un circuit comprenant une machine génératrice A transformant le travail mécanique en courant

Cl une machine réceptrice B produisant la transformation inverse. Soit Ta, le travail moteur communiqué à la machine A ; supposons que la transformation d'énergie se fasse intégralement, ce qui n'est jamais le cas; il en résultera un courant d'intensité I et il s'établira dans la machine une différence de potentiel correspondant à une force électro-motrice E ; puisque nous admettons que la transformation s'établit sans perte, nous avons