RÉGULATEUR A. GÉRARD. VEILLEUR AUTOMATIQUE. — Parmi ICS

régulateurs à dérivation les plus simples, (on peut citer celui de M. Anatole Gérard. Voici la description schématique qui permet de comprendre aisément son fonctionnement (flg. 309) :

AA est une tige verticale qui porte le charbon Cj ou même c'est le charbon; il tend à descendre par son propre poids, dirigé dans son mouvement par des guides ou glissières. BB est un cadre qui porte le charbon C^ et qui est lié à un portant en fer doux HH, également guidé par des glissières GG mais qui ne peut dans aucun cas s'écarter beaucoup de l'électro-aimant E qui est placé en dérivation entre les points T et T' où aboutissent les fils de la machine, généralement à courants alternatifs.

Le mouvement de descente du charbon G^ est enrayé par l'action

Fî;;. 30Î). — Principe du régulateur G<^rard.

Fig. 3i0. — Princiiie du veilleur iiulomaliquc.

d'un frein F qui appuie sur lui : ce frein est porté à l'extrémité d'un levier coudé FDO, mobile autour du point 0, dont la branche horizontale est dans le voisinage de la partie supérieure de l'électro-aimant et est soumise à l'action du ressort R qui tend à la relever et par suite à appuyer le frein sur la tige A et à arrêter sa descente. Au repos, les charbons sont écartés; quand le courant commence, il passe tout entier dans l'électro-aimant qui agit à la fois 3ur OD et surHH; le levier ODF étant attiré, le charbon d rendu libre descend, pendant que le charbon Cj est soulevé par suite de l'attraction subie par HH. Les deux charbons se rencontrent et le courant s'établit à travers eux; par suite l'électro-aimant entre en dérivation, sa puissance diminue, il cesse d'attirer OD et le levier se relevant, le

100 TRAITÉ IX'ÊLECTRICITÊ.

frein F agit et arrête la descente du charbon; il pesse d'attirer llll, le charbon G, descend brusquement, s' écartant ainsi de G, et formant l'ai'c. Les choses resteront en cet état jusqu'à ce que, les charbons s'usant, la résistance de Tare augmentant, le courant dérivé qui traverse Télectro-aimant devienne assez puissant pour attirer OD et laisser descendre le charbon Cj, mais ce mouvement cesse rapidement parce que la résistance de Tare diminue par suite de ce rapprochement même, que le courant dérivé devient moins intense, par conséquent.

On voit que dans le régulateur Gérard, sauf au début, le charbon inférieur ne se déplace pas, le charbon supérieur descend constamment, par conséquent le point lumineux se déplace, descendant aussi par Tusure des charbons

Le bon fonctionnement de cet appareil parait facilité par l'alternance des courants qui donne à tout l'appareil une sorte de frémissement qui rend moins brusque l'action du frein. Il faut reconnaître, par contre, que ce frémissement constitue un bruit qui n'est pas sans inconvénient.

444. — Si, par suite d'une brusque extinction de l'arc, par une cause quelconque, le courant venait à passer tout entier pendant un certain temps dans l'électro-aimant, celui-ci pourrait subir des détériorations. Pour les éviter, M. A. Gérard joint à chaque lampe un appareil, dit veilleur automatiquey qui, lors d'une augmentation notable du courant, établit un shunt et réduit presque à rien le courant qui traverse le régulateur.

Le veilleur automatique comprend deux godets en fer G^ et G, (ûg. 310) pleins de mercure et communiquant aux bornes T, et T^ où aboutissent les fils de la machine. Au-dessus de ces godets est une pièce en fer assez lourde présentant deux extrémités recourbées verticalement correspondant aux deux godets dans lesquels elles pénètrent légèrement sans toucher ni les parois, ni le mercure. Celle pièce lill est maintenue soulevée parce que, dans un crochet W qu'elle présente à la partie supérieure, s'engage un crochet N qui fait partie d'un levier recourbé NOP mobile autour du point 0.

Des bornes Ti et T, partent des conducteurs qui vont aboutir à la lampe représentée schématiquement par deux crayons G, C^ et par l'électro-aimant E ; mais entre ces conducteurs, enti-e les points Sj et Sj on a établi une dérivation très résistante constitué par un fil très fin enroulé autour de l'électro-aimant K qui est placé au-dessus du levier OP.

Tant que la lampe CjGa fonctionne normalement, il ne passe dans

rèlectro-aimantK qu'un courant très minime qui ne produit aucune action. Mais si le courant est interrompu entre Ci etCj son intensité augmente à la fois dans l'électro-aimant E où il faut éviter les effets fâcheux qu'elle peut produire et dans l'éiectro-aimant K qui devenant assez puissant attire le levier OP, fait basculer le crochet N et dégage le crochet M; la pièce HH tombe, établissant ainsi par l'intermédiaire du mercure un court-circuit par lequel passera dès lors la presque totalité du courant, les courants circulant dans les électro-aimants sont alors trop faibles pour produire aucun effet appréciable.

Lorsque l'appareil est remis en état, on soulève la pièce HH et on la maintient en engageant les crochets M et N.

Dans les modèles récents, les deux godets sont placés l'un audessus de l'autre (fig. 311), mais le fonctionnement est le même, d'une manière général.

445. Régulateur Gramme. — Le régulateur Gramme, basé sur le même principe, présente quelques dispositions spéciales.

Le charbon positif C (fig. 312) est porté à la partie inférieure d'une lige pesante A'A' présentant latéralement une crémaillère qui engrène avec une roue dentée r communiquant, par l'intermédiaire de roues et de pignons, un rapide mouvement de rotation au volant à ailettes V. Celui-ci peut buter contre un doigt d qui l'empêche de tourner et arrête par là même le mouvement du rouage et la descente de la tige à crémaillère.

Le doigt d est placé à l'extrémité du levier dog^ mobile autour du point o et dont l'autre extrémité gf, relevée par l'action du ressort * R' peut être attirée par l'action de l'électro-aimant E' lo.rsque le courant traverse celui-ci. Cet électro-aimant est placé en dérivalion, les extrémités T'et t' du fil qui y aboutit se trouvant de part et d'autre de l'arc, mais il n'y a pas continuité dans ce circuit dérivé ; le fil partant de T' aboutit à l'axe o du levier dog passe parla pointe / qui appuie sur la pièce à ressort /t, cette pièce est reliée directement au fil de l'électro-aimant : le courant passera donc dans l'électro-aimant E' quand le levier dog obéira à l'action du ressort R', ce <|ui établira le contact entre i et /t, mais il cessera lorsque ce levier étant attiré par l'électro-aimant il y aura séparation des pièces i et h.

Comme nous le dirons tout à l'heure, ce mécanisme assure le réglage de l'appareil; une autre partie amène la production de l'arc. .

Le charbon négatif C est porté par un cadre AA qui peut se mouvoir verticalement dans de petites limites, il est soulevé par un ressort

Fig. 3H. — Veilleur automatique (A. Gérard).

Fiç. 312. — Principe du régulateur Grtniine. Fig. 313. — Régulateur Gramme.

R qui tend à Téloigner de l'éleclro-aimant E situé au-dessous d'un morceau de fer doux qui constitue la partie supérieure du cadre. Cet électro-aimant à gros fil est placé dans le circuit principal, il est donc traversé par le courant entier.

Au repos les charbons se touchent, le charbon G et le cadre A étant soulevés par le ressort R, le rouage ly et le mouvement du charbon sont arrêtés parce que le doigt d est en prise avec le volant à ailettes. Si l'on établit le courant, au début la presque totalité passe par les charbons, l' électro-aimant E' traversé par un très faible courant de dérivation ne peut vaincre le ressort R', la tige A' est donc immobilisée. Mais le courant principal traversant l'électroaimant E, le fer doux A est attiré malgré le ressort, le cadre s'abaisse ainsi que le charbon G, l'arc se forme. Lorsque par l'usure des charbons, la distance des charbons aura augmenté, augmentant la résistance de cette partie, l'intensité du courant dérivé se sera accrue et l'électro-aimant qu'il anime deviendra à un certain moment assez puissant pour attirer le levier og malgré le ressort R'; le volant à ailettes- sera dégagé, le rouage tournera et le charbon G' descendra, mais cette action sera de très courte durée, car le mouvement du levier aura rompu le courant entre t et r l'électroaimant deviendra donc inactif et le levier revenant à sa position primitive, le doigt d arrêtera de nouveau le mouvement ; mais si la distance des charbons est encore trop grande, le mouvement recommencera et ainsi de suite, autant de fois qu'il sera nécessaire pour amener la distance convenable.

Gomme dans la lampe Gérard, le charbon inférieur s'use sans se déplacer, le point lumineux ne reste donc pas fixe.

446. RÉGULATEUR DE Mersanne. — Daus le régulateur de Mersaunc qui fonctionne avec des courants alternatifs, on a cherché, en particulier, à pouvoir employer des crayons de grande longueur de manière à ce que la lampe puisse fonctionner pendantles longues nuits d'hiver sans qu'il soit nécessaire de s'en occuper. .

Pour arriver à ce résultat les charbons sont maintenus directement par des galets à gorge gg g'g' (fig. 314) qui leur donnent une direction fixe dans l'espace. Ordinairement les crayons sont horizontaux. Les galets gg reçoivent d'un rouage d'horlogerie à ressort un mouvement de rotation qui a pour effet de faire avancer les charbons l'un vers l'autre; c'est ce mouvement de rotation qu'il faut soumettre à Faction du régulateur pour que la longueur de l'arc reste constante Voici comment on obtient ce résultat :

Le ressort contenu dans le barillet B, lorsqu'il est bandé agit sur

lOi

deux systèmes différents : d'une part, par les roues d*angle il fait tourner l'axe horizontal XX; d'autre part il communique son mouvement aux systèmes de roues et de pignons r t système qui se termine par un volant à ailettes v. L'axe XX est formé de deux parties métalliques séparées par une pièce isolante I; c'est cet axe qui par l'intermédiaire des roues d'angles piP^p^p^ fait tourner les galets gg; les galets g'g' qui servent de support tournent également par suite de l'entrainement des charbons ; la même disposition se retrouve identiquement pour le charbon C'C. Il est utile de remarquer que l'on peut faire tourner les boîtes qui contiennent les galets et les roues jOa et p^ autour du centre 0 de celte dernière sans que le

TWZ^W^

Fijj. 314. — Principe du régulateur de Meraannc.

contact cesse entre p.^ et />^, sans que le mouvement cesse d'être communiqué régulièrement aux galets.

Il est clair que les charbons seront entraînés, s'avançant l'un vers l'autre, si rien ne s'oppose au mouvement du barillet B; mais par contre ce mouvement d'approche sera arrêté, si à l'aide d'un doigt d on vient arrêter le volant à ailettes, puisque, les roues / et r étant rendues immobiles par là même, le barillet B ne pourra plus tourner. Or ce doigt d est porté par un levier ac mobile autour du point c devant un électro-aimant E' qui est monté en dérivation sur le circuit de la lampe; un ressort R' éloigne le levier de l'électroaimant et met en prise le doigt d avec le volant à ailettes arrêtant ainsi tout mouvement; lorsque, au contraire, l'électro-aimant venant à vaincre l'action du ressort R' attirera le levier, le doigt d se reti-

ranl, le volant v sera dégagé, le rouage pourra tourner et par suite les charbons se rapprocheront.

Le mécanisme qui produit l'allumage est distinct du précédent; il comprend un second électro-aimant E qui est dans la même dérivation que E' cl devant lequel se trouve un fer doux porté par un levier qui est fixé en M à la boîte D' qui contient les galets ; un ressort R éloigne ce levier de Télectro-aimant, il est beaucoup plus puissant que le ressort R' et ne peut être vaincu par Faction de

Fig. 3i5. — Régulateur de Mersanne. {La Lumière électrique.)

rélectrq-aimant que si celui-ci est traversé par la presque totalité du courant.

Voyons maintenant comment fonctionne le régulateur au repos, lés charbons étant écartés. Lorsqu'on fait passer le courant, il commence par traverser dans sa totalité les électro-aimants E et E'. Par suite de l'action de E' les roues peuvent tourner, les charbons se déplacent; par suite de l'action de Ele levier MN basculant entraîne la boîte D et le charbon G; au bout d'un instant, il y a contact entre les deux charbons, le courant s'établit principalement par cette voie

Goo

et devient très /aible dans les électro*aimants qui constituent un circuit dérivé très résistant ; ceux-ci cessent d'agir, le mouvement des roues et des charbons s'arrête, d'une part, tandis que, d'autre part, le ressort R ramène en place le levier MN et la boite D écartant ainsi le charbon C du charbon G et constituant l'arc. Lorsque par suite de l'usure des charbons, la résistance de l'arc augmentera, l'intensité du courant dérivé croltra,rélectro-aimant agira, permettant le i^pprochementprogressifdes charbons jusqu'à ce qu'il s aient repris leur distance normale, mais ce courant, qui n'est qu'une fraction totale, ne sera jamais assez puissant pour que l'électro-aimant £ puisse vaincre l'action du ressort R et par suite pour qu'il y ait mouvement du levier MN et de la boîte D. Pour éviter que les bobines ne soient détériorées dans les cas où

Ftg. 31G. ~ Boîte de sArctc Mersannt*.

le courant viendrait à cesser de passer dans les charbons, on peut joindre à chaque lampe une boite de sûreté dont voici la disposition générale (fig. 316).

Un levier MON tourne autour du point 0 devant deux bobines l'une à Al fin K, montée en dérivation entre les bobines TT' entre lesquelles est installée la lampe EE'CC, l'autre à gros fil K\ Celle-ci est reliée d'une part à la borne T, de l'autre à une résistance RB' égale à la résistance de l'arc : cette résistance communique d'autre part à un bloc de graphite G' en face duquel s'en trouve un autre G, monté sur le levier MON dont l'extrémité M est relié à la borne T'.

Lorsque la lampe s'éteint, le coui^nt augmente d'intensité dans la

LES ACTIO?iS GALOIUFI^IKS ET LES GOURANTS. 107

bobine K, le levier est attiré, les blocs GG' entrent en contact et le courant traverse un circuit T'MNGG'IJ'BK'T équivalent à celui de la lampe même, ce qui évite la détérioration des bobines de dérivalion. En même temps l'action de la bobine K' s'ajoute à celle de k pour maintenir les blocs de pfraphite au contact.

447. Régulateurs différentiels. — Les régulateurs différentiels sont pour ainsi dire une combinaison des deux systèmes précédents ils présentent deux bobines ou électro-aimants ; Tune des bobines est traversée par le courant principal qui forme Tare, l'autre par un courant dérivé plus faible passant dans un circuit qui aboutit de part et d'autre de l'arc ; les deux bobines sont disposées de manière à agir en sens inverse sur le mécanisme du régulateur. Voici comment, schématiquement, on peut concevoir la disposition et le fonctionnement de ces appareils différentiels (fig. 317) :

C, si G, sont des charbons, G, étant fixe, par exemple, Gi est porté

¥\g. 317. — Principe dos rcgulatears difiérciilicls.

sur une tige suspendue à un levier D 0 A mobile autour du point 0; son extrémité A est reliée à une tige de fer doux verticale dont les extrémités pénètrent à l'intérieur de deux bobines B^ et B^. La bobine B, est une bobine à gros fil qui reçoit le courant principal par un fil partant de T^ et aboutissant à 0, le courant suivant ensuite le chemin 0DGtG2T2 ; la bobine B, est une bobine à fil fm qui constitue une dérivation dont les extrémités sont, par exemple enT, et T^. Lorsque l'appareil fonctionne avec la distance normale des charbons, les actions opposées des deux bobines sur le fer doux A sont égales, bien que le courant qui traverse B, soit beaucoup plus faible que celui qui traverse B^, parce que cette dernière contient un bien plus grand nombre de spires que B,.

On voit que si, par suite de l'usure, la distance entre les charbons G, et G2 vient à augmenter, ce qui fait croître la résistance du circuit

principal et diminue par suite l'aclion de la bobine B,, le courant dérivé deviendra au contraire plus intense et l'action de la bobine B.2 se trouvera accrue ; sous l'influence de ces deux variations opposées, le fer doux tendra à être soulevée et par suite les charbons se rapprocheront jusqu'à ce que l'équilibre soit rétabli.

Dans ce cas, l'effet ne dépend que du rapport entre le courant principal et le courant dérivé; il ne se manifestera donc rien si ce lapport restant le même, c'est-à-dire la grandeur de l'arc ne chanf^eant pas, l'intensité du courant qui arrive en Tj vient à changer ; c'est-à-dire que le régulateur ne fonctionne pas, malgré les variations du courant extérieur, qu'il n'agira que s'il survient un changement dans la seule résistance variable, celle de l'arc. On pourra donc mettre plusieurs lampes en séries sans que les variations qui se produisent dans l'une puissent affecter les autres. Bien entendu, il faut éviler qu'une lampe ne s'éteigne parce que le courant ne pouvant passer dans cette lampe qu'à travers la dérivation qui est très résistante, sera très affaibli dans tout le circuit, de plus il pourrait détériorer la bobine B.2, rompre le fil, le courant cesserait alors de passer et toutes les lampes s'éteindraient. 11 est convenable de prendre des précautions pour éviter cet accident.

448. Régulateur Siemens. — 11 existe un modèle de régulateur Siemens basé sur le principe du système différentiel; voici sommairement en quoi il consiste (lîg. 318) :

Le charbon C, par exemple étant fixe, le charbon Cj est suspendu à une tige verticale pesante AA munie d'une crémaillère; celle-ci rngrène avec une roue dentée r. elle pourra descendre si cette roue ost libre de tourner, les deux charbons se rapprocheront alors; si la roue est empêchée de tourner, la crémaillère suivra les mouvements de la roue qui, comme nous allons le dire, est portée par un cadre mobile; si donc la roue est entraînée de bas en haut, la tige AA montera et les charbons s'écarteront.

D'autre part, on a les deux bobines B et B' comme dans la figure schématique; à l'intérieur de ces bobines se meut une tige de fer doux DD dont la position d'équilibre et le mouvement dépendent des attractions exercées par B et 6', attractions qui elles-mêmes sont déterminées par la résistance de l'arc Cfi^. Cette lige entraîne le levier F6, qui oscille autour du point H et fait partie d'un parallélogramme articulé GHG'H' dont H et H' sont les points fixes. La tige verticale GG' supporte d'une part une traverse I sur laquelle repose l'axe de la roue r, et d'autre part le levier mn mobile autour du point m.

Sur Taxe de la roue dentée et reliée à celle-ci se trouve une roue à dents, analogue aux roues d'échappement des horloges à ancre; comme dans ces horloges cette roue est sous la dépendance d'une ancre portée pai' un petit pendule i)^ mobile autour du point o; la rotation de la roue ne peut avoir lieu que si le pendule est suscep-

Fig. 318. — Principe du régulateur Siemens. Fig.319. — Régulateur Siemens.

tible d'osciller, elle ne peut se produire si les oscillations du pendule sont empêchées. La tige du pendule se prolonge au-dessus du point de suspension o par une partie q dont l'exlrémilé vient se placer dans une entaille qui existe au-dessus du levier mn et dont nous expliquons le rôle plus loin.

110 TRAITÉ D*ÉLECTRIC1TÉ.

La marche du courant se comprend aisément; aiTivé en T, il se divise en deux; d'un côté il passe dans la bobine à fil fm B et de là se rend directement à la borne de sortie Tj ; de Tautre, il passe dans une bobine à gros fil B', se rend au charbon C^ produit Tare

Fig. 3à0. — Régulateur Siemens. {La Lumière électrique.)

el va se terminer en Tj. Ajoutons que la borne T, est reliée à l'axe de rotation H'; à une petite distance au-dessous de la tige G'H', se trouve un contact K qui est relié directement à la borne Tj. Il est facile alors de se rendre compte de l'action de ce régula-

leur : au début les deux charbons sont en contact ; lorsque Ton ferme le circuit le courant qui passe par B' et parles charbons au contact a une grande intensité et la tige DD est vivement attirée vers le bas enlrainant le levier FG et la tige verticale GG' qui s'élève. Dans ce mouvement l'extrémité q du pendule vient se loger dans l'entaille n, le pendule ne peut osciller. L'immobilité qui en résulte pour la roue r rend solidaires la tige AA et la tige GG'; la tige AÂ est donc soulevée et avec elle le charbon C^, l'arc est formé.

Lorsque par l'usure des charbons, la résistance de l'arc augmentant, le courant qui traverse B' s'affaiblit, la tige DD va être attirée vers le haut par B; la tige GG' descendra donc; dans ce mouvement est entraînée la traverse mn qui pour une certaine position rencontre par son extrémité libre un index fixe s; elle s'incline, dégage le pendule et rend possible son ^mouvement qui se produit sous l'influence de la crémaillère qui descend par son propre poids; les charbons se rapprochent donc; mais alors la tige DD, plus attirée par B', revient à sa position d'équilibre; la tige AA remonte, la traverse m» cesse de reposer sur l'index s et vient arrêter le mouvement du pen4ule, ce qui suspend la descente du charbon C^.

Si l'un des charbons vient à casser ou si l'un d'eux est usé complètement, il est à craindre que le courant augmentant d'intensité dans B ne puisse détériorer cette bobine. Voici comment ce danger est évité : le courant, dans ces conditions, augmente rapidement en B ce qui a pour effet d'incliner beaucoup le levier FG et amène un abaissement notable du point G' et de la traverse inférieure G'H' qui vient alors buter contre le contact métallique K, ce qui établit un court circuit TjH'KTa. La lampe est supprimée du circuit; pendant ce temps, la tige AA descend et le contact des charbons peut se rétablir, l'appareil recommence à fonctionner comme au début ; si le charbon est usé, la tige AA est arrivée à fond de course et le court-circuit subsiste jusqu'à ce qu'on ait remplacé les charbons.

449. RÉGULATEUR Brush. — Daus le régulateur Brush on retrouve une forme spéciale du système différentiel dont nous indiquerons le principe.

La pièce principale est une double bobine HH' (fig. 321), sur laquelle sont enroulés en sens contraire deux fils : un fil gros et faisant un petit nombre de spires et dans lequel passe le courant qui se rend aux charbons pour former l'arc, et un fil fin faisant un grand nombre de spires et monté en dérivation sur l'arc. Deux tiges de fer doux N,S pénètrent dans les bobines et s'y enfoncent plus ou moins suivant

TRAITÉ D*£LEGTRIGIT£.

raclion des courants; une bague W est placée autour du charbon supérieur sur lequel elle glisse librement, elle entre, en un point de sa périphérie dans une entaille horizontale C existant sur une pièce reliée plus ou moins directement aux tiges de fer doux.

Au début, les charbons sont au contact; quand le courant passe, il présente une grande intensité dans le gros fil qui fait partie d'un circuit de peu de résistance et dont faction l'emporte sur celle du courant qui passe dans le fil de dérivation (non représenté sur la figure) dont la résistance est au moins cent fois plus grande. Sous rinfluence de l'action exercée par le gros fil, le fer doux est attiré dans la bobine et soulève la pièce qui entraine la bague; mais celleci, saisie en un point seulement se place obliquement, et coinçant

<df

Fig. 3àl. — Principe du rd;suUteur Brush. {La Lumière éUctrique.)

contre le charbon, Tentraine dans son mouvement ascendant : l'arc est formé.

Lorsque par l'usure du charbon la résistance de l'arc s'accroît, rintensité du courant diminue dans le gros fil et par contre nécessairement s'accroît dans le fil fin; l'effet d'attraction sur le fer doux diminue donc et celui-ci descend, la bague moins inclinée laisse glisser le charbon; les variations de courant se produisent alors en sens inverse, la tige de fer doux remonte un peu, la bague s'incline, le coincement se produit et le charbon s'arrête. On a donc, on le voit, un moyen de régulation très simple.

L'appareil présente quelques dispositions de détail qui le rendent d'un emploi commode; c'est ainsi que l'extrémité supérieure du porte-charbon mobile porte un petit piston se déplaçant dans un

tube rempli de glycérine pour adoucir les mouvements en évitant les à-coup.

D'autre part chaque lampe présente un appareil de sûreté pour mettre Tappareil hors circuit quand les charbons, étant cassés, l*arc ne peut se rétablir; ce résultat est atteint par l'action d'un électro-aimant T (fig. 321) sur lequel passe un fil de dérivation; rintensité y devient très grande quand le courant cesse de passer dans le fil principal; cet électro-aimant attire alors un levier B malgré l'action d'un ressort antagoniste et ce levier établit la communication qui forme le cour t-cir cuit.

Enfin disons que, en général, les lampes présentent deux paires

Fiff. 322* ~ Bobine du régulateur Brush. (La Lumière électrique.)

de charbon qui, par une ingénieuse disposition, entrent en jeu successivement, de telle sorte que l'appareil peut fonctionner pendant un assez long temps. Les deux charbons R,Rj (fig. 323) sont placés parallèlement et la tige mobile entraîne une traverse horizontale aux deux extrémités de laquelle se trouvent les mâchoires dans lesquelles passent les bagues WjW^; mais ces mâchoires ne sont pas au même niveau; l'une des bagues est donc saisie avant l'autre et entraîne plus tôt le charbon correspondant, de telle sorte que c'est l'autre charbon qui donne naissance à l'arc jusqu'à ce qu'il soit usé; à ce moment, l'arc s'allonge, la résistance augmente, le régulateur entre en jeu; le second charbon descend alors, rétablit la distance normale et l'arc se produit.

450. — Les lampes à arc peuvent présenter les intensités lumineuses les plus variables depuis 40 carcels environ jusqu'à 5000 cai cels et même plus; ces différences sont obtenues en faisant varier la section des charbons et l'intensité du courant. La différence de potentiel à l'arc ne varie pas beaucoup et est de 40 à 50 volts. Le nombre de carcels correspondant à un travail mécanique donné dépend, bien entendu, non seulement de la lampe, mais aussi de la machine productrice des courants. On peut cependant admettre comme moyenne 50 à 60 carcels par cheval mécanique.

Le prix de l'éclairage par arc voltaïque dépend naturellement des conditions d'installation et, d'une manière générale, est d'autaot moindre que la quantité de lumière fournie doit être plus grande.

Les intensités considérables que fournissent les lampes à arc monlient que ces appareils sont surtout destinés à l'éclairage de

Vig. 323. — Disposition pour les lampes à deux cliarbons. {La Lumiéi'e éUitrique.)

grands espaces, vastes salles, jardins, rues, places ; ils sont particulièrement utiles pour certains cas où une très vive lumière est nécessaire dans une direction déterminée, comme il arrive pour les projecteurs employés par l'armée et- par la marine, pour les phares. Malgré une certaine opposition qui s'est manifestée, il semble que les phares électriques doivent être adoptés pour tous le.s feux de premier ordre et des expériences récentes faites en Angleterre ont montré leur supériorité sur les autres systèmes.

Nous n'avons pas à insister sur ces appareils qui peuvent, à divers points de vue, avoir des dispositions très variables, mais pour lesquels nous n'avons rien à ajouter.

Les avantages hygiéniques des lampes à arc sur Féclairage au gaz sont incontestables et sont analogues à ceux que nous avons indiqués pour les lampes à incandescence, de telle sorte que leur emploi peut être recommandé pour l'éclairage des salles, afin

d'éviler la production d'acide carbonique et de vapeur d'eau, et le dégagement de chaleur. Mais il faul reconnaître que la lumière a souvent une teinte qui est peu agréable et que son éclat est fatigant pour la vue; aussi dans ce cas convient-il de ne jamais laisser l'arc à nu, mais d'entourer la lampe d'un globe dépoli qui augmente rétendue de la partie éclairante et diminue l'intensité intrinsèque de la lumière; ce qui rend l'effet sur l'œil moins déplaisant et donne des ombres moins dures.

Une bonne disposition dans le cas de salles de moyenne dimension consiste à masquer la lampe par un réflecteur qui envoie la lumière sur un plafond diffosif; on obtient ainsi un éclairement doux, fort agréable.

415. Comparaison des systèmes de régulateurs, — Il n'est pas sans intérêt de rechercher approximativement au moins quelles sont les forces qui agissent dans les divers systèmes de régulation et de quoi dépendent leurs variations; nous admettrons que, dans tous les cas, les bobines ou électro-aimants sont employés de la même façon et nous admettrons comme suflisamment exact que la force émanée d'un électro-aimant dans les conditions de l'expérience est proportionnelle au nombre de tours de spires w et à l'intensité 1 du courant.

Appelons a la résistance de Tare que l'on veut maintenir ; soient r la résistance de la bobine, R la résistance de tout le reste du circuit en dehors de la lampe considérée et enfin E la force électromotrice du générateur de courant.

1* Dans le système à variation d'intensité, la force émanée de l'électro-aimant /'est donnée par la relation

/•-Knl

dans laquelle on a :

ce qui donne :

R + fl + r

Dans ce cas, r est petit, car il faut éviter d'affaiblir le courant par des résistances inutiles.

On voit immédiatement que la valeur de /'dépend de la même façon de R et de a. Pour que / ait une valeur constante (correspondante à la tension du ressort antagoniste) il faut et il suffit que

R + a reste constant, quelles que soient les variations individuelles de R et de a.

Étudions les variations de la force, pour des variations Aa et àR que nous supposerons très petites, on a en appelant respectivement a/ et èf les variations correspondantes de la force

les variations de Tare et celles du circuit extérieur modifient la force de la même façon.

Considérons en particulier le cas où il y a p lampes dans le circuit; négligeons les conducteurs intermédiaires, on aura alors

et les formules précédentes deviendront :

nEAa

nEAR

(pa + rf

àa représente la variation de la résistance de la lampe considérée; aR celle d'une autre lampe du circuit ; on voit que leur influence est la même.

^ Considérons le système à dérivation et soient les mêmes notations; soit de plus i l'intensité du courant qui circule dans la bobine de dérivation dont la résistance est grande.

On a toujours :

/ = Kni

11 faut déterminer t; on a rapidement, d'après les formules connues (121, note) :

ha + Rr + ar

11 vient donc :

Ha H- Rr + ar

Étudions comme précédemment et dans les mêmes conditions les variations de la force; nous aurons :

àf = KnE

(Ha + Rr + ar)«

a (a -r- r) AR

g/" = — KnE

(Ha -f Rr + «n»

On voit d'abord que quand a varie la variation de la force est de signe contraire à ce qu'elle était dans le cas précèdent; c'est ce que nous avons déjà indiqué. Supposons comme précédemment que R = (p— l)a en négligeant les conducteurs et dérivations accessoires. Il vient alors toutes réductions faites :

Af = KnE

(p 1) rAa

û IP^ + (P-i) «P

(a -h r) AR

^^^^ ^""^ [pr + Cp-l)aJ«

valeurs que nous pouvons écrire :

(p — i) àa A/- = KnE -^ ^— ^

Zf = — KnE

ar(p M(p^i)JLy

On voit que 5/* sera plus petit que a/" c'est-à-dire que les variations* des lampes extérieures auront moins d'influence sur un régulateur

que celles de sa lampe même lorsque l'on aura : p — 1 > 4 + -~ ; comme — est une fraction, ce cas se présentera lorsque p sera égal ou supérieur à 3. On voit même que -y étant petit et r très grand,

la valeur de ^/'sera toujours très petite c'est-à-dire que l'action des variations d'une lampe extérieure sera absolument 1res faible ; elle sera même d'autant plus faible qu'il y aura un plus grand nombre de lampes dans le circuit ; la valeur de A/" décroîtra également quand p augmentera, mais bien moins rapidement.

3° Enfin, considérons le cas des lampes différentielles. Dans ce cas outre les données précédentes, il y a à tenir compte de l'électroaimant placé sur le circuit de l'arc : soit n le nombre de spires qu'il présente et soit i' l'intensité du courant qui le traverse. Les deux électro-aimants agissant en sens contraire la force qui résulte de leur action simultanée est de la forme

/• = K (ni — n'i')

et l'on a pour les valeurs de i, et de i' :

On aura donc :

ra Er

na -

/■ - KE -Rfl^-^fl^^R^

Pour qu'il y ait équilibre, il faut et il suffit que l'on ail :

jj r

condition facile à réaliser dans la construction des électro-aimants, quand elle est remplie, l'équilibre existe quel que soit R, quelles que soient par conséquent les variations du reste du circuit. Le réglage de la lampe considéré est absolument indépendant des autres lampes.

Étudions la variation de la force /quand a variera, on en a général :

. - .,„ \(na - n'r) (R -f r) - n (Rg -f- ra + Rr)] Ag •^' ~ ^^ (na -f ra -f Rrî^

]] est surtout intéressant de connaître cette variation à partir de la position d'équilibre ; comme pour celle-ci on a

la valeur de a/* simplifie et se réduit à :

^f=-^^ R (fl + ra + tir)

et en supposant qu'il y ait p lampes en circuit, on a :

' "■ ^^ a {pr + (p - 1) a)

Cette valeur est plus grande que celle que Ton a trouvée pour les lampes en dérivation et qui peut s'écrire :

nàa A/ = — KE

Le facteur -^ + -pétant toujours plus grand que 1, on voit

que cette dernière valeur de àf est plus petite que la précédente; les régulateurs différentiels sont donc plus sensibles que les régulateurs à dérivation.

452. Bougies électriques Jablochkoff. — Nous avons dit Tinfluence qu'avait exercée sur le développement de la lumière électrique la découverte de la bougie Jablochkoff, bougie donnant la lumière à arc sans régulateur; l'idée parut féconde et plusieurs solutions furent données de ce problème : nous allons indiquer les principales en commençant par la bougie Jablochkoff.

L'usure des charbons fait varier la longueur de l'arc dans les lampes que nous avons précédemment décrites parce que les charbons sont placés sur le prolongement l'un de l'autre; il n'en est plus ainsi, si, comme l'a fait M. Jablochkoff, on place ces charbons parallèlement y si l'usure se fait également, et si l'on a soin d'assurer la situation de l'arc au sommet des charbons. Pour satisfaire à cette dernière condition, M. Jablochkoff constitue la bougie qui porte son nom par deux charbons aussi semblables que possible qu'il place parallèlement et entre lesquels il coule une couche de manière isolante, le colombin, qui est maintenant un mélange de plâtre et de sulfate de baryte. Les charbons sont amincis à une

120 TRAITÉ D'ÊLËCTRIGITÊ.

extrémité et on recouvre cette extrémité par une pâte chabonneuse qui se solidifie.

Pour se servir de la bougie on met les autres extrémité, des charbons en communication avec les fils aboutissant à une machine à courants alternatifs; le courant s'établit, brûle l'amorce charbonneuse et Tare se produit entre les pointes des charbons qu'il ne peut quitter par suite de la présence du colombin. Les pointes s'usent par la combustion, mais le colombin se désagrège peu à peu par l'action de la haute température et disparaît en même temps que les charbons. Le colombin présente un autre avantage; si le courant cesse de passer, l'extrémité de la masse isolante reste rouge

Fif. 324. — Bougie Jablochkoff.

pendant quelques instants'et si le courant reprend après un temps qui n'excède pas 2 secondes, l'arc se rétablit de nouveau.

On conçoit aisément que l'emploi des courants alternatifs a pour effet de provoquer l'usure égale des deux charbons.

450. — Il n'est pas difficile de concevoir une pince destinée à recevoir la bougie et à la mettre en communication avec la machine; mais en réalité, il faut employer une disposition spéciale. On ne peut, en effet, donner une grande longueur aux bougies : elles ne dépassent pas 25 centimètres et leur combustion peut durer deux heures. Gomme on ne peut songer à les remplacer lorsqu'elles sont usées, on les dispose par groupes sur un même support de manière qu'elles brûlent successivement. Chaque bougie est pincée à sa base entre deux pièces métalliques, une fixe et une à ressort communiquant aux fils de la machine (fig. 325 et 326) ; lorsque dans une bougie, la

combustion a usé la totalité des charbons, on fait passer le courant dans une bougie voisine à l'aide d^ln commutateur mû à la main . On a proposé l'emploi d'appareils automatiques mis en action par des

,lSO.

\'v^. 325 et 3^0. — Cliandclier pour quatre bougies JaLlociikofT.

pièces métalliques placées dans le voisinage de la base de la bougie et qui se dilatent lorsque l'arc parvient \ leur hauteur. M. Gadot a imaginé un commutateur automatique mû par l'action d'un électro-

l!2i TRAITÉ D'ÉLECTRICITÉ.

aimant placé en dérivation, et qui devient assez puissant, lorsque la bougie arrive à sa fin et que l'arc va s'éteindre, pour agir sur un arbre portant des palettes métalliques isolées placées en hélice et pouvant plonger dans un godet rempli de mercure ; chaque ailette correspond à une bougie et la rotation de l'arbre par l'action de l'électro-aimant substitue une palette à une autre. On a pu, grâce à cetappareil, faire un service de dix-huit heures sans toucher aux appareils.

Une autre disposition plus simple est représentée ligure 327 : le plateau p qui sert de support au chandelier est isolant ; les branches extérieures e des pinces sont montées sur un cercle métallique m relié

¥\g. 3f7. — Chandelier à commutation automatique pour bougies Jablnclikoff.

à la borne B; les branches intérieures i sont isolées. Au centre est un cercle métallique c relié à la borne B' et portant des ressorts r en nombre égal à celui des pinces. Quand on met les bougies en place on fixe les extrémités de ces ressorts aux branches intérieures à l'aide d'un petit anneau de plomb a. Quand le circuit est fermé, le courant s'établit à travers la bougie dont l'amorce a la moindre résistance, l'arc se produit; lorsque cette bougie est presque entièrement consumée, Tanneau a correspondant fond, le circuit est rompu, le courant passe à une autre bougie, et ainsi de suite.

Les bougies sont placées généralement dans un globe de verre

LES ACTIONS CALORIFIQUES ET LES GOURANTS. Ii3

dépoli qui substitue une large surface lumineuse au point lumineux formé par Tare (fig. 328).

Une bougie Jablochkoff exige pour fonctionner normalement un courant de 8 à 9 ampères et une différence de potentiel de 40 volts; les charbons rougissent dans toute longueur si l'intensité atteint a ampères, l'arc s'éteint si elle descend à 5 ampères.

On peut évaluer à 30 carcels environ l'intensité lumineuse de la lumière fournie par la bougie Jablochkoff (les globes enlèvent 30 à 40 p. 100 de celte lumière) et il faut 1 cheval-vapeur environ pour une bougie.

La bougie Jablochkoff n'est pas sans inconvénient, l'extinction est

Fig. 3^8. — Chandelier Jablochkoff avec »on globe.

rare, mais elle se produit quelquefois et il n'y a pas de rallumage automatique; ce qui lui manque le plus, c'est la fixité, elle varie brusquement d'intensité et de coloration; ajoutons enfin qu'elle produit un bruit peu agréable, sifflement ou ronflement dû à remploi des courants alternatifs.

Mais on ne saurait méconnaître que ses avantages sont réels et que, outre le mérite d'avoir lancé la question de l'éclairage électrique, elle donne une solution satisfaisante toutes les fois qu'il s'agit d'éclairer de grands espaces.

454. Bougies électriques Wilde. — Divers systèmes ont été imaginés qui ont mis en application l'idée que M. Jablochkofl* avait eue

\U TRAITÉ D'ÉLECTKIGITÉ.

de placer parallèlement les deux charbons. Nous citerons seulement la bougie Wilde dans laquelle le colombin a disparu et dans laquelle le rallumage se fait automatiquement lorsqu'il y a eu extinction.

Fig. 329. — Bougie électrique Wilde. {La Lumière électrique.)

Les charbons sont placés dans des pinces (fig. 329) dont Tune est fixe et[dont l'autre peut tourner légèrement sous l'aclion d'un ressort. A l'état de repos, l'action de ce ressort fait basculer la pince mobile et Tincline jusqu'à ce que le charbon qu'elle porte vienne toucher le

charbon fixe par son extrémité supérieure. La pince mobile est liée à une pièce de fer doux qui est située au-dessus d'un électro-aimant E traversé par le courant qui se rend au charbon. Dès que le circuit est fermé et que le courant s'est établi à travers les charbons en contact, Télectro-aimant agit, fait basculer la pince qui entraîne le charbon mobile et l'écarté du charbon fixe, produisant l'arc; Técart subsiste d'ailleurs puisque l'électro-aimant reste en action pendant le passage du courant; si, par une cause quelconque, il y a extinction, l'électro-aimant cesse d'agir, le ressort produit le mouvement de bascule inverse, les charbons se rapprochent et l'appareil est prêt à se rallumer de nouveau lorsque le courant passera.

Malgré l'absence de colombin l'arc se maintient au sommet des charbons pour diverses raisons, notamment parce que les charbons ne sont pas ramenés absolument au parallélisme et que c'est à la partie supérieure que la distance et, par conséquent, la résistance sont le plus faibles.

435. — Lampes a écart invariable. Systèmes Rapieff et Gérard. —M. RapiefTa imaginé une disposition ingénieuse pour obtenir par un liaison matérielle un écart invariable des pointes entre lesquelles jaillit l'arc.

Étant données deux tiges de charbon butant obliquement l'une contre l'autre à leurs extrémités et soumises à des forces qui tendent à les rapprocher, leur point de rencontre restera invariable dans Tespace, soit que ces charbons ne subissent aucune modification, soit qu'ils viennent à s'user. Si donc on a deux systèmes analogues placés à une petite distance et mis en communication avec les bornes d'une machine, lorsque l'arc aura été établi, il subsistera sans changement malgré l'usure provenant de la combustion des charbons.

Dans la lampe de M. Rapieff les deux systèmes angulaires portés chacun par un support spécial qui amène le courant sont l'un et l'autre dans des plans verticaux, ces plans étant perpendiculaires l'un à l'autre. Les charbons sont soumis à des forces qui tendent à les rapprocher respectivement du sommet de l'angle auquel ils appartiennent par l'action de fils fixés aux porte-charbons et qui, passant sur des poulies convenablement disposées, sont tendus par des poids.

A l'état de repos, comme lors de leur fonctionnements, les charbons sont écartés à la distance normale : il faut donc avoir recours à une disposition spéciale pour provoquer l'allumage. A cet effet, un électro-aimant très résistant est placé dans le socle en dériva-

lion sur le circuit de Tare; par rintermédiaire d'une pièce en fer doux située au-devant il peut agir sur un des supports des charbons, de manière à le faire basculer légèrement. Au début, le cou-