CHAPITRE II

ALIMENTATION PAR RESEAU DES MOUVEMENTS MECANIQUES A REMONTAGE PAR MOTEUR D’INDUCTION (*)

Avant pu constater dans la pratique industrielle les inconvénients des horloges munies de contacts et entretenues par piles ou accumulateurs, nous avons estimé que l'horlogerie électrique n’entrerait vraiment dans la pratique courante que si Pon arrivait à mettre à la disposition de chacun des appareils d'une technique très simple et d’un fonctionnement aussi sûr que celui des mouvements d'horlogerie mécanique généralement emplovés jusqu'ici.

Car il faut bien reconnaitre que, si des perfectionnements de détails ont été apportés dans la construction de ces horloges domestiques, le principe de ces appareils est resté le même que celui des horloges réalisées par les grands artistes du XVII siecle, les BERTHOUD, LEROY, GRAHAM, LEPAUTE, BREGUET, etc... dont de nombreux spécimens fonctionnent encore actuellement dans des conditions entièrement satisfaisantes.

Or, que peut-on reprocher à ces horloges mécaniques qui fonctionnent avec tant de sécurité depuis si longtemps?

Le remontage manuel apparaît comme lun des principaux inconvénients, puis le manque de concordance absolue des heures indiquées par les divers appareils.

Pour obvier au premier inconvénient nous avons cherché à garder l'essentiel des appareils qui avaient fait leurs preuves depuis plus de deux siècles et à remplacer seulement les dispositifs de remontage manuel par un dispositif de remontage automatique.

Cette idée n’est du reste pas nouvelle et de nombreuses solutions ont déjà été proposées dans cette voie; mais il apparait

(*) Voir bibliographie, n° 7.

OU

que la complication du dispositif de remontage automatique et ses risques de dérangements étaient, dans la généralité des cas, beaucoup plus grands que linconvénient du remontage à main (*).

Tous ces dispositifs comportent une source d'énergie spéciale et des contacts fermant, à un instant déterminé, le circuit local destiné à l’alimentation des moteurs de remontage (électro-aimant ou moteur rotatif).

Dans le dispositif que nous avons étudié, nous avons voulu, d’une part utiliser la source d’énergie des réseaux de distribution d'éclairage ou de force motrice, que l’on trouve maintenant presque partout, d'autre part n’introduire aucun contact électrique pour le déclenchement de ce remontage; c’est pourquoi nous avons été amenés à utiliser le type de moteur

généralement employé dans les compteurs d'énergie à courant alternatif, el dont plusieurs millions d'exemplaires

E sont en service à la satisfaction générale.

D Le principe de:cet appareil estle

suivant (fig. 1) :

Un disque (D) de cuivre est commañdé par un électro (E) à noyau feuilleté, parcouru par le courant du réseau (110 ou 220 volts, 50 périodes).

Ce disque, en tournant, remonte au moyen dun pignon (P) un rouage d'horlogerie mécanique (R) muni d'un échappement à balancier circulaire et à minuterie qui actionne les aiguilles (A).

Fig. 1

C’est pour la première fois en 1909 que BATAULT réalisait un système de remontage électrique, pour horloge de commutation, avec moteur à disque de cuivre du genre de celui qu'ELiHu-THOMSON avait utilisé dès 1884 (**).

THOMSON avait en effet montré qu'il était possible de produire des forces, et par suite de réaliser des moteurs, avec des appareils dont le circuit mobile (anneau) est fermé sur luimême; ce circuit ne reçoit pas de courant de l’extérieur, et tous les contacts intermédiaires se (trouvent ainsi évités.

() Voir bibliographie n° 8.

(**) Voir bibliographie, n° 9.

L'explication du fonctionnement de teis systèmes est classique et peut se résumer ainsi:

Soit une bobine c (fig. 2), excitée par un FTOURE 2. courant alternatif i et un anneau de cuivre MO. see 3 Ce SOIT 1 = 1, Sin ot, le courant de la bobine.

La force électro-motrice induite dans € di Panneau est e =M— M étant lé coeffdt

cient d’'induction mutuelle, ici positif, le sens positif choisi étant le même pour €, €’; ainsi: e — M 1, w Cos ot

Ge

La force électro-motrice e’ est donc en quadrature retard avec le courant i, on a:

e = Mi,v Sin (wt + — o)

Le courant 1 est donné par une équation de la forme classique:

di À : he F Er =Mi, os Sin (ot — +5) dt D On sait que cette équation admet comme solution ÿ un courant sinusoidal en retard de 4 sur la force électro-motrice où + est déterminé par léquation:

lance

Comme l’anneau a une résistance très faible, nous pourrons la supposer nulle dans un calcul approché, alors:

Tang — s'élpairsuites——

en sorte que la phase du courant r est ot + x. En définitive, on a: i =, Sin ot et 1 —= 1, (Sin ot + x).

Le courant i’ est en opposition de phase avec i, ces deux courants sont dans notre hypothèse, r — 0, toujours de sens contraire, donc ils se repoussent. L’anneau est donc repoussé, et cet anneau est sans connexion aucune avec l'extérieur, si ce n’est celle provenant des variations du champ magnétique dans lequel il est immergé. Evidemment, le travail que recoit l’anneau est fourni par l’alternateur, qui alimente la bobine primaire; il en est de même pour la chaleur provenant de l'effet Joule.

C’est en nous inspirant du dispositif de BarauULT (*) appliqué aux horloges de commutation que nous avons cherché à réaliser un appareil applicable à Fhorlogerie courante (**) et qui présenterait comme avantages: de supprimer le remontage manuel d’une part, de posséder une réserve d'énergie mécanique ressort, d'autre part, et de ne comporter aucun contact électrique, les contacts étant peut-être la principale source des imperfections de fonctionnement en électro-chronométrie.

Partant de ces directives, nous avons réalisé un appareil essentiellement constitué par un mouvement mécanique à échappement à ancre et balancier circulaire, dont la bonde du barillet est remontée constamment au moyen d’un moteur à induction du genre de ceux utilisés dans les compteurs d’énerglie électrique à disque BLATHY ou BATAULT (***).

Description du mouvement d’horlogerie

Mouvement composé de deux corps de rouage:

Un de démultiplication pour le remontage du ressort;

Un de multiplication pour actionner léchappement avec balancier circulaire.

, : Re Le roulant du remontage est composé de 4 mobiles (fig. 9)

Ed - LE.

7 ER entr 1S, à L ÂË 7 Le 9:

a cts Vs 4 ee DE Et Sa ch ns) 22 ro ; <6 |-7 ( di ré PERTE Fig 3

1,2, 3, 4, actionnant la roue 12, solidaire de la bonde du barillet.

(*) Voir bibliographie, n° 10.

(°°) Voir bibliographie, n° 11.

(°°) Voir bibliographie, n° 12.

PS ne

Pour un tour de la bonde, la roue 12 fait 1 tour en 8 Ness

et étant donné le rapport des roues 1, 2, 3, 4, le plateau du

pal

mobile 1 fait 5.700 t. et fera 5.700 X = tours par jour. 5 | En admettant que le mobile 1 tourne à la vitesse de 2 toursseconde, soit 7.200 & par heure, la durée de remontage est 9,

égale à 5.700 X 2h10 ant.

Dr)

Le roulant actionnant l’échappement est composé de 4 mobiles, la longue tige 6 faisant un tour en 1 heure et conduisant la minuterie, la came 19 pour la remise à l’heure est solidaire de la chaussée folle sur l’arbre et entraînée par un ressort 17, les mobiles intermédiaires 7-8 et l’échappement 9, le pignon 6 engrène avec la roue de barillet 16 et le rapport de vitesse totale est de 5.280.

Le ressort peut développer 5 tours.

La durée du fonctionnement, le ressort étant armé, est de: 8 h. 8 X 5 — 44 heures.

Dispositif d’arrêt automatique du remontage

L’axe de la bonde est fileté au pas de 1 mm.; sur ce filetage peut tourner un écrou 13 solidaire du barillet.

Comme le remontage s'effectue plus rapidement que le barillet ne tourne, il s'ensuit que l’écrou se déplace sur la vis et fait basculer le levier 14 qui amène le bec 15 en contact avec le disque 11 et, de ce fait, la rotation s'arrête. À partir de ce moment, seul l’écrou entrainé par le barillet tournera et libérera à nouveau le disque 11. Le remontage s'effectuera à nouveau.

Dans le dispositif de moteur utilisé, le « couple-moteur » du disque de remontage est proportionnel au carré de la valeur de la tension d’alimentation de la bobine (voir théorie élémentaire des compteurs à induction, notice spéciale de la Compagnie de Constructions électriques, octobre 1933).

Dans le cas particulier qui nous intéresse, le moteur assurant le remontage du ressort de l'horloge est constitué par un faisceau magnétique F, de tôles au silicium. Ce faisceau est muni de 4 pôles formant avec une plaque de fermeture de champ P un entrefer dans lequel tourne un disque D en cuivre

OMS

dont l'axe est muni d’un pignon engrenant avec une roue dentée.

Un enroulement B de fil fin dont les spires sont isolées au coton imprégné d’un vernis bakélisé est soumis à la tension du réseau; d'autre part, deux enroulements en court-circuit c et ce” sont placés sur deux des pôles du faisceau.

Le courant I, traversant les enroulements € et © sous l’action des forces électromotrices induites par le flux de B, produit un flux ® quise ferme en partie entre les pôles voisins au travers du disque (trait pointillé). Ce flux s’aJoute au flux ® ou se retranche de ce flux, pour donner finalement deux flux résultant P R , P R: déphasés de ;. En se reportant à la théorie du compteur à disque que nous avons rappelée précédemment, on voit que le couple moteur appliqué dans ce cas au disque est proportionnel à la valeur absolue de ® CU : (fig. 4).

CASZZLLEZLLS

AL

D'autre part, les flux étant proportionnels à V tension du réseau, en supposant la perméabilité constante, le couple est proportionnel à V?. Le couple obtenu dans ces conditions est de 10 gr./cm. pour une puissance absorbée de 2 watts; les tôles sont en silicium d’une épaisseur de 5/10 mim.; le disque est en cuivre électrolytique, il a un diamètre de 80 mm. et une épaisseur de 12/10 de mim.; la bobine B comporte 3.000 tours de fil émail 20/100 avec un isolement au coton bakélisé; les enroulements € et €’ sont constitués par des bagues en cuivre massif d'épaisseur 3 mm.

Le couple nécessaire pour bander complètement le ressort du barillet mesuré sur laxe du disque est de 1,5 gramme-centimètre.

La marge de sécurité est donc grande, puisque la tension peut descendre à 75 volts, sans qu'il y ait risque d'insuffisance de remontage.

En éliminant la réaction du ressort, soit en laissant le barillet complètement débandé, le couple mesuré sur l'axe du disque nécessaire pour vaincre les frottements est de 1,2 gr.-cm. environ. Valeur relativement élevée, qui est due au poids important de l'équipage mobile.

On a pu ensuite remplacer le disque de cuivre par un disque en aluminium de même épaisseur, tout en réduisant lentrefer de 3 à 2,6 mm.

Le couple perdu, du fait de la plus grande résistance de l'aluminium, a été en partie récupéré par la diminution de l’entrefer.

D'autre part, la réduction des frottements, et par suite de l'usure des pivots, est dans ce cas appréciable.

Voici quelques observations sur la consommation pour des bobines comportant 5.000 tours (consommation qui varie suivant la loi du carré du voltage):

A 110 volts, la consommation est de 1 watt 5;

A 130 — - —- -- 2 watts 1; A 80 —- -— 08 watt.

; J( On voit ainsi que quand le rapport de tension TU 1.181

le rapport des consommations 7 —1,4 qui correspond au LS

SroGRe-

carré de 1,181 (rapport des tensions), ce qui vérifie bien la loi indiquée.

La limite maximum que l’on ne doit pas dépasser, sans crainte d'accident, correspond à une consommation de 3 watts. Ci-joint une courbe des consommations de lappareil, suivant différents voltages et pour des périodes de courant de 40, 50

et 60 périodes par seconde, et pour des bobines de 3.000 tours (fig. 5).

Volts | Amp. |Mtts | Te

Avec un appareil à rouage en laiton, pignon acier poli non trempé, et porte-échappement 11 pierres, avec balancier et spi-

Mouvement d’horlogerie électro-mécanique fonctionnant sur réseau alternatif possédant une réserve de marche de 40 heures,

ral auto-compensateur (fig. 6), on a pu obtenir les résultats suivants :

Un appareil examiné au bout de 54 jours de fonctionnement n'avait accusé qu'une minute de retard; à ce moment, le courant d'alimentation fut coupé, l'appareil continua à fonctionner, sur sa réserve mécanique, pendant 49 heures 1/2.

Le moteur étant à nouveau mis sous tension, l'appareil repartit seul au bout de 2 h. 10.

Les résultats de ce réglage, qui sont supérieurs à ceux obtenus avec un mouvement mécanique à remontage à main de même qualité, tiennent principalement au fait que le ressort du barillet, étant bandé constamment de la même quantité, Péchap-

Ernie

pement fonctionne sous une force plus constante que dans les mouvements mécaniques à remontage à main.

L'appareil que nous venons d'étudier offre donc comme avantages principaux de ne faire intervenir aucun contact électrique, aucun aimant permanent, d’avoir un échappement circulaire insensible aux déplacements et aux trépidalions, et de posséder, en outre, une réserve d'énergie mécanique, en cas d'interruption de courant.

La valeur de son réglage dépend, par conséquent, uniquement de la qualité du mouvement et de son échappement.

Fig. 7