ÏÎL

1+ ^ mesure l'ordonnée comptée à partir de l'asymptote; on voit que ces ordonnées, pour chaque valeur de R, croissent proportionnellement à n et à v; d'où le moyen, lorsqu'on connaît une courbe pour une valeur donnée de n et une valeur de v, de tracer les courbes correspondant à des valeurs quelconques de ces quantités.

Ces courbes ne se prêtent pas aussi bien que la caractéristique de M. Deprez à l'étude des cas où il existe un champ magnétique initial.

473. — Mais on peut, ce qui n'est pas sans intérêt, étudier par une autre formule les variations du champ magnétique en fonction de l'un quelconque des autres éléments, en fonction de l'intensité du courant, par exemple :

Éliminons R entre les équations (2) et (4) ; il vient :

nv I

équation qui peut se mettre sous la forme :

6HI + àH — I = 0

Cette équation représente une hyperbole (flg. 347) passant à

Fig. 347.

l'origine et dont les asymptotes sont déterminées par les relations :

On voit que le champ magnétique croît d'abord rapidement, puis lentement ensuite et varie peu à partir d'une certaine valeur de l'intensité.

Ce résultat semble, d'une manière générale, être assez bien d'accord avec Texpérience ; M. S. -P. Thompson a déduit de mesures directes une courbe qui donne les valeurs du moment magnétique d'un électro-aimant en fonction de l'intensité du courant qui l'anime : approximativement au moins, la forme est celle que nous avons indiquée.

Les recherches qui ont conduit à la détermination de celte courbe ont permis d'analyser les éléments desquels dépend le moment magnétique de l'électro-aimanl, et par conséquent la valeur du champ magnétique. En répétant les mesures avec la bobine seule, le noyau étant supprimé, on a trouvé que les valeurs variaient proportionnellement aux intensités, au moins très sensiblement.

Les ordonnées de la courbe totale, mesurées à partir de la ligne droite qui représente les effets de la bobine seule, mesurent la grandeur de l'action du fer doux. On voit que ces ordonnées croissent d'abord très rapidement, puis deviennent à peu près constantes; les premières valeurs correspondent au cas où le fer n'est pas saturé, les secondes à celui où la saturation est complète; les variations d'effet magnétique sont faibles alors et dues uniquement à l'action des spires de la bobine.

Dans des recherches sur ce sujet, M. Frôiich avait essayé de représenter cette action par une formule telle : H = ^ . ^ ' ^^i mais il reconnut qu'on pouvait lasimplifîer en supprimant le terme en cP. Il est intéressant de remarquer que Ton arrive au même résultat par la méthode que nous avons suivie et dans laquelle cette formule est une conséquence et non un point de départ.

474. — Quel que soit le système que l'on ait adopté pour les induits, on peut toujours disposer la pièce qui sert à recueillir les courants produits dans les bobines successives de manière à ce que, à volonté, les courants résultants qui traversent le fil extérieur soient redressés ou conservent leurs variations de sens.

Sans qu'il puisse y avoir rien d'absolument général à cet égard, nous dirons que le redressement est plus facile liu point de vue pratique lorsque les induits sont mobiles que lorsqu'ils sont fixes.

Il importe de remarquer que les courants redressés ne peuvent pas être assimilés d'une manière absolue à des courants continus ; l'intensité y varie constamment et d'une manière appréciable : il est aisé de s'en rendre compte. Supposons développée en ligne droite la circonférence que parcourt la bobine induite supposée mobile, et représentons pour chaque position par une ordonnée la valeur de l'intensité, cette ordonnée étant portée au-dessus ou au-

dessous de Taxe suivant que le courant aura un sens déterminé ou le sens inverse; la courbe symbolique des intensités du courant produit directement sera une ligne sinueuse coupant autant de fois l'axe qu'il y a de lignes de commutation (fig. 348 et 350).

Le redresseur de courant amenant l'interversion au moment du passage à la ligne de commutation, la courbe symbolique se composera de toutes les parties situées au-dessus de l'axe primitivement, plus les symétriques de toutes les parties qui étaient au-dessous de Taxe (fig. 349 et 351). Elle sera donc complètement différente de

Fig. 348.

celle qui correspond à un courant continu qui est une droite parallèle à l'axe, sauf pendant les périodes d'état variable de fermeture et de rupture (108).

Dans un certain nombre de cas, ces variations d'intensité qui peuvent être très rapides sont sans inconvénient et le résultat est le même que si l'on avait un courant continu d'intensité moyenne : mais il n'en sera pas ainsi dans tous les cas et, par exemple, cette

Fig. 350.

Fig. 351.

disposition ne serait pas sans inconvénient dans la plupart des systèmes de télégraphie.

On peut obvier à cet inconvénient au moins dans une certaine mesure, en employant plusieurs couples de bobines, leur nombre différant de celui des lignes de commutation, de manière que les bobines ne passent pas ensemble aux points où l'intensité est nulle ni à ceux où elle est maxima. Daas ce cas, on observe l'effet résultant, la somme de toutes ces actions et on a une courbe encore sinueuse, mais dont les variations d'ordonnées sont bien moindres; la régularisation est d'autant plus satisfaisante que le nombre des

couples est plus considérable ; elle est déjà très notable lorsque les couples de bobines sont tels que les uns passent au maximum lorsque les autres sont en face des lignes de commutation (flg. 352).

Une machine est dite à courants continus lorsque le nombre de couple de bobines est assez grand pour que la somme de toutes les actions soient sensiblement constantes, ces actions se produisant toutes dans le même sens.

Une machine est dite à courants redressés quand les couples de bobines sont réunis au circuit extérieur par un collecteur ou commutateur qui y fait naître un courant ayant toujours le même sens, mais où le nombre des bobines est petit et où les variations d'intensité sont appréciables.

Elle est dite à courants alternatifs lorsque les alternatives de sens qui se manifestent nécessairement dans les bobines en passant d'un côté à l'autre d'une ligne de commutation ne sont pas compensées

Fig 358.

par le collecteur des courants et que ces alternances se reproduisent dès lors dans le circuit extérieur.

475. Conditions générales d'établissement des machines d'induction. — La production des courants induits dans les machines magnéto et dynamo-électriques exige plusieurs éléments indispensables :

!• Un champ magnétique ;

2* Un circuit comprenant une partie qui possède un mouvement relatif par rapport au champ magnétique, soit que cette partie mobile (bobines induites) se meuvent par rapport au champ magnétique, soit que ces bobines restent fixes, le champ magnétique subissant au contraire un déplacement continu ;

â** Des pièces, commutateurs ou collecteurs, permettant de recueillir de la façon correspondante au biit que l'on veut atteindre les courants produits dans les bobines.

Il y a, pour faire une étude d'ensemble des machines d'induction, à examiner séparément chacuiïe de ces conditions ainsi que les relations qu'elles peuvent avoir entre elles. Il sera possible ensuite de faire comprendre les dispositions générales des divers modèles qui ont été adoptés.

476. Des inducteurs. — La constitution d'un champ magnétique est obtenue soit par la présence d'aimants permanents soit par celle d'électro-aimants.

Dans le cas d'aimants, et pour obtenir la plus grande variation possible du champ magnétique, il faut que sur le trajet des parties indaites mobiles ou, plus exactement, le plus près possible de ce trajet, on dispose des pôles alternés. On arrive à ce résultat, par exemple, à l'aide de barreaux en fer à cheval que l'on dispose successivement dans le même ordre (machine Méritons), ou bien à l'aide de barreaux aimantés rectilignes que l'on place parallèlement et en intervertissant alternativement les pôles (machines Méritons, type d'atelier).

D'autre part, afin que la variation la plus grande du champ magnétique se trouve dans le voisinage de la partie traversée par les

Kig. 3ô3.

induits, on peut adapter aux pôles des pièces de fer de formes variables, prolongements polaires qui viennent presque au contact des induits mobiles. C'est ce que l'on trouve, par exemple, dans la machine Gramme de laboratoire (f]g.35d), dans les machines Méritens, etc.

Le champ magnétique varié peut être produit par la présence d'électro-aimants dont les fils sont parcourus par un courant dont l'origine peut varier. La constitution du champ dépend à la fois de Faction du courant qui passe dans les bobines et de l'aimantation du fer doux qui sert de noyau aux électrodes. Cette dernière action n'est pas indispensable et Ton a construit certaines machines dans lesquelles les bobines inductrices, celles qui donnent naissance au champ magnétique, ne présentent pas de noyau métallique. Abstraction faite de la différence d'intensité qui peut être compensée par

IGO TRAITÉ D'ÉLECTRICITÉ.

d'autres actions, comme nous le dirons, le résultat est le même dans les deux cas.

Les électro-aimants doivent être placés de manière à ce que les pôles de noms contraires alternent, ce à quoi Ton peut arriver parles mêmes dispositions que pour les aimants. Mais de plus on peut faire agir ces électro-aimants non par leurs extrémités, mais par des points conséquents obtenus en leur milieu par un changement que 1 on produit en ce point dans le sens de l'enroulement des fils (machine Gramme à galvanoplastie).

Comme pour les aimants, on peut armer les pôles ou les points conséquents de pièces de fer doux qui se rapprochent autant que possible des induits.

Enfin même (machine Jurgensen et Lorenz) ces parties métalliques, prolongements, épanouissements des pôles ou points con-

Fig. 364.

séquents peuvent contourner le chemin parcouru par les induits de manière à entourer ceux-ci le plus possible et rendre ainsi actives des parties de fil de l'induit qui étaient inutilisées à peu près complètement dans les autres dispositions.

477. — On peut concevoir que les bobines inductrices reçoivent un courant qui serait fourni par une pile; mais en réalité, il n'en est jamais ainsi. Le courant qui, passant dans ces bobines, produit le champ magnétique varié est toujours dans la pratique un courant induit. Tantôt il est produit par une machine distincte, dite machine excitatrice (fig. 354), dont le type adopté peut varier avec les circonstances, et qui quelquefois fait corps avec la machine principale (machine auto-excitatrice de Gramme) ; tantôt au contraire le courant qui anime les électros inducteurs est emprunté à la machine principale: cette disposition caractérise les machines dynamo-électriques.

Nous avons indiqué (WS) comment on peut concevoir dans ce cas que la machine commence à fonclionneur

On voit que si Ton emploie une machine excitatrice, il y aura deux circuits distincts dans l'appareil considéré : l'un comprendra Texcitatrice et les électro-inducteurs, l'autre comprendra seulement le système induit et le circuit extérieur. Si l'on n'emploie pas d'excitatrice, les inducteurs, le système induit et le circuit extérieur constituent un seul circuit.

Hais dans ce dernier cas, deux dispositions différentes peuvent être adoptées. On peut ne former qu'un circuit unique comprenant les induits, les inducteurs et le circuit extérieur qui seront alors disposés en sériCy ou comme on a dit aussi en tension (fig. 355). On peut au contraire diviser le courant au sortir du système induit en deux dérivatipns, l'une qui comprend les inducteurs, l'autre qui com-

Fij. 355.

prend la résistance extérieure : la machine est montée en quantité ou en dérivation (fig. 356).

11 peut également y avoir des variétés dans ces dispositions, car comme il existe généralement plusieurs inducteurs, et bien que leur ensemble soit monté en série ou en dérivation avec le circuit extérieur, ils peuvent eux-mêmes être montés en série ou parallèlement.

Il est impossible de prévoir à l'avance quelle est la meilleure disposition et dans chaque cas particulier une discussion détaillée permettra seule de choisir celle qu'il convient de prendre pour atteindre un effet déterminé.

Enfin, dans un but dont nous signalerons plus tard l'intérêt, on peut disposer autour des inducteurs deux ûls distincts, l'un qui soit traversé pai* le courant d'une excitatrice, l'autre qui est traversé par le courant de la machine même ; c'est ce qui constitue la double excitation. ;

162 TRAITÉ D*£LECTRIGIT£.

478. — Dans toutes les machines d'induction en usage le mouvement des parties mobiles est une rotation autour d'un axe. Suivant les modèles, ce peuvent être les inducteurs ou les induits qui sont animés de ce mouvement de rotation ; mais dans Tun et l'autre cas, il importe de définir la situation relative des inducteurs et des induits par rapport à cet axe.

Qu'il s'agisse d'un barreau aimanté ou d'un électro-aimant il nous suffira de définir la position de Taxe.

Les axes des inducteurs peuvent être parallèles à l'axe de rotation ; c'est le cas des aimants dans la machine Méritens, type d'atelier, et des électro-aimants dans la machine Gramme à courant continu et dans la machine Brush.

Les axes des inducteurs peuvent être dans des plans perpendiculaires à l'axe de rotation, mais sans rencontrer celui-ci. Cette disposition s'observe pour les aimants dans la machine Gramme de laboratoire et pour les électro-aimants dans les machines à courants continus, système de M. Heffner von Alteneck.

Les axes des inducteurs peuvent être perpendiculaires à l'axe de rotation qu'ils rencontrent, et présenter ainsi une disposition rayonnée. Nous signalerons comme modèle de cette disposition pour les aimants des machines de l'Alliance et pour les électroaimants les machines à courants alternatifs et à division de Gramme.

479. Des induits. — Le circuit induit doit posséder un mouvement relatif par rapport au champ magnétique : il doit donc se composer de pièces mobiles si les inducteurs sont fixes. Les pièces qui le constituent peuvent être fixes si les inducteurs sont mobiles. 11 serait admissible que les induits et les inducteurs fussent en mouvement les uns et les autres, en sens contraire par exemple, mais ce double mouvement entraînerait pour sa réalisation des complications mécaniques et n'est jamais appliqué.

Les induits sont constitués soit par des fils de cuivre soit par des bandes d'une section plus considérable.

La disposition de ces conducteurs peut varier : tantôt ils sont enroulés en spires serrées et sur plusieurs rangs autour d'un cylindre, constituant alors des 6o6m«5 proprement dites, le fil étant naturellement recouvert de matières isolantes de manière que le courant le traverse dans toute sa longueur.

La base du cylindre est quelquefois circulaire (machines de Clarke, de Niaudet, de Lontin) ; d'autres fois elle est elliptique ou aplatie (machine Wallace Farmer), ou présente une forme plus ou moins ovoïde.

LES ACTIONS MÉCANrQDES ET LES COURANTS. 163

Le plus souvent le noyau de la bobine est constitué par un noyau de fer ou par un noyau formé de fils de fer placés parallèlement. Dans quelques machines cependant (machine à courants alternatifs et à division de M. Siemens), il n'y a pas de fer dans la bobine. Le fer par son déplacement dans le champ magnétique prend des polarités variables et ces changements concourent à la production du courant dans le fil induit ; mais d'autre part, des courants induits se produisent dans le noyau de fer même et sont la cause d'un échauffement que l'on a intérêt à éviter ; pour atteindre ce résultat, M. Gordon dispose au centre de ses bobines une lame de tôle pliée en forme de V.

480. — Les bobines peuvent avoir diverses positions par rapport à l'axe de rotation : tantôt leur axes sont parallèles à cette ligne (machines Clarke, Pixii, Niaudet, Wallace Farmer); tantôt ces axes sont placés dans un même plan perpendiculaire à l'axe de rotation et à la même distance, les bobines se trouvant ainsi distribuées sur une circonférence (machine Méritens); tantôt enfin les axes des bobines sont perpendiculaires à l'axe de rotation qu'ils rencontren. en différents points (machine Lontin), ces bobines induites présentant ainsi une disposition rayonnée ; c'est à ce type qu'il conviendrait de rapporter les induits hélicoïdaux de Jablochkoff.

On peut rattacher aux bobines les anneaux qui depuis la machine Gramme sont si fréquemment employés. On peut, en effet, les considérer comme un cylindre dont on aurait courbé l'axe jusqu'à lui donner la forme d'une circonférence, ou plus exactement, ce sont plusieurs bobines ayant un noyau commun et continu (ce qui établit une distinction avec les induits de Méritens) et présentant dans leur ensemble la forme d'un cercle.

Le noyau est quelquefois formé de fil de fer et présente la forme circulaire (machine Gramme) ou polygonale (Burgin) ; quelquefois il est formé par un disque annulaire de fonte autour duquel est enroulé d'une manière discontinue, en général, le fil induit (machine Brush).

Nous ajouterons que, sur les bobines, le fil peut être enroulé de manière que l'épaisseur des rangées de spires soit partout la même (machine Clarke), ou qu'elle soit inégale, l'épaisseur étant plus grande, par exemple, à une extrémité (machine Lontin), ou au contraire vers la partie médiane (machine Burgin).

Dans d'autres appareils les conducteurs, fils ou rubans dans lesquels doit se produire le courant induit, sont disposés parallèlement, ou à peu près, à l'axe^du cylindre sur lequel ils sont placés.

16i TRAITÉ D'ÊLëCTUICITÊ.

C'est Siemens qui paraît avoir employé cette disposition le premier : l'induit est constitué, dans certains modèles, par un fer présentant approximativement la forme d'un double T et le fil est disposé dans les espaces réservés ainsi de part et d'autre de l'âme do manière à ce que l'ensemble présente la forme cylindrique ifig. 357).

Dans ces cylindres induits, le mouvement de rotation se produit toujours autour de l'axe même du cylindre : les conducteurs placés sur les bases et dont la longueur est généralement petite par rapport à la longueur du cylindre sont les seuls qui n'aient aucune influence pour la production du courant induit.

Généralement les conducteurs employés sont des fils de cuivre isolés (machines Siemens, Heffner von Alteneck), mais on a quelquefois employé des barres de cuivre d'une section notablement supérieure à celle des fils (machine Edison) ; ces barres sont alors placées, à nu, à côté les unes des autres.